11/09/10 Základy analýzy a vizualizace dat ve SciDAVis Michal Černý Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Michal Černý. Dostupné z Metodického portálu ISSN: , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

11/09/10 Motivace pro užití Potřebujeme zobrazit nějaká data – výsledky měření, experimentu, dotazníků, … Potřebujeme tato data analyzovat – zjistit funkční závislost a matematicky ji popsat. Podstatně esteticky hezčí grafy než z Excelu. Nesrovnatelně vyšší výkon při velkém množství dat. Zásadně širší možnosti analýzy.

11/09/10 Příklady programů Nástroje na analýzu a vizualizaci dat – QtiPlot – SciDAVis – LabPlot – gnuplot – Vesuv – …

11/09/10 SciDAVis Fork QtiPlot určený pro využití ve vzdělávání. Především nejběžnější funkcionalita, ale velmi snadné ovládání. Orientace na běžně potřebné nástroje – základní proložení, jednoduché grafy, snadná aplikace funkcí na sloupec. Existuje bezplatně pro Linux i Windows. Ovládání zvládne opravdu každý.

11/09/10 SciDAVis

11/09/10 Přehled některých důležitých funkcí Proložení dat polynomem s určením koeficientů. Tvorba 2D a 3D grafů. Možnost přesného odečtu hodnot. Výřez oblasti grafu. Určování chyb měření. Možnost nastavení měřítka os. Více funkcí v jednom grafu. Gausovské proložení. … a mnoho dalšího.

11/09/10 Jak získat SciDAVis? 1) Stačí zajít na 2) Vybrat, zda užíváte Linux, Windows, či Mac OS. 3) Aplikaci je možné bezplatně užívat v libovolném množství instalací. 1) Nainstalovat tak, jak jsme zvyklí. 2) Začít používat.

11/09/10 Základní aplikace

11/09/10 Zadávání dat I. K práci s daty slouží tabulka, která se zobrazí hned při spuštění. Každý sloupec má přiřazenou hodnotu, zdali je zdrojem pro osu x, y, nebo z. Toto lze měnit kliknutím pravého tlačítka myši na hlavičku sloupce a zde zvolíme příslušnou položku z „nastavení sloupce“. Když nám předefinované množství sloupců nestačí, klikneme pravým tlačítkem na hlavičku nějakého sloupce a zvolíme „Přidat sloupec“.

11/09/10 Zadávání dat II. Je potřeba mít na paměti, že data ve sloupcích mají logickou spojitost. Nevytváříme grafy po řádcích! Pokud vám jedna tabulka nestačí, můžete jich užít více; například užitím klávesové zkratky Ctrl+T.

11/09/10

Manipulace s daty Vedle tabulky je ještě zvláštní panel se třemi přepínači. Prvním je možné nastavit název daného sloupce a jeho popisek. Tuto funkcionalitu je dobré užívat, aby byla data pro vás přehledná i po delším čase. Druhý nastavuje typ dat ve sloupci – čísla, text, měsíce,... a případně formát zobrazování čísel. Třetí umožňuje provádět výpočty nad daty (tomu se budeme věnovat později).

11/09/10

Tvorba grafů Pakliže již máme data zadána, můžeme přistoupit k tvorbě grafu. Označíme sloupce, které chceme pro graf použít (obvykle jeden sloupec x a jeden či více y), klikneme do nich pravým tlačítkem a zvolíme vykreslení grafu. Výběr je poměrně bohatý, asi nejčastěji užijeme bodový nebo spojnicový. A můžeme se zadaným grafem dále pracovat.

11/09/10

Fitování I. Asi jednou z nejdůležitějších funkcí SciDAVis je fitování, tedy schopnost proložit daty zadanou funkci (lineární, kvadratickou, exponenciální,...). Mimo to nabídne informace o konstantách v daných funkcích (tedy jejich parametrech). A určí chybu jednotlivých konstant.

11/09/10 Fitování II. Kliknete do grafu pravým tlačítkem a vyberete možnost „Provést rozbor“. Zde pak zvolíte vámi požadovanou závislost. V případě, že máte v grafu více funkcí, musíte ještě vybrat, který sloupec chcete analyzovat. Aplikace pak vypíše informace o přímce do logovacího souboru a do legendy. Mimo to vloží také úsečku do grafu. Pokud nechcete zobrazit úsečku či legendu, jednoduše je smažte (pravým tlačítkem vyberete „Odstranit“).

11/09/10

Logovací soubor Jedná se o textový dokument, který je standardně umístěn pod horním ovládacím panelem (případně se objeví až po provedení analýzy dat – záleží na verzi SciDAVis). Nabízí celkový přehled všech aktivit, které proběhly v programu. Důležité jsou hlavně informace o chybách a rovnicích proložení. Je potřebné se podívat na to, jak vypadá rovnice, a pak na hodnoty jednotlivých konstant.

11/09/10

Odečet hodnot Pro odečet hodnot slouží především dva nástroje: – Odečet hodnot – ten nabízí možnost kdekoli v grafu odečíst okamžitou hodnotu. – Odečet dat – vhodný pro eliminaci chybových bodů – umožňuje označit a odečíst jen tabulkou zadané body. Oba nástroje naleznete v panelu nástrojů vlevo nahoře. Hned vedle nich nalevo jsou pak nástroje na tvorbu detailního výřezu z grafu.

11/09/10

Úprava os a mřížky Pravým tlačítkem kliknete na libovolnou osu a zvolte „škála“. V následujícím okně je pak možné nastavit druh osy – logaritmický/lineární, základní stupnici, rozsah os, popisky. Samozřejmostí je také možnost nastavit si parametry mřížky přesně tak, jak potřebujete.

11/09/10

Aplikace funkce na sloupec SciDAVis umí, podobně jako Excel, pracovat s jednotlivými sloupci a navzájem je provázat. Př.: Sečti sloupec A se sloupcem B a vypočítej z nich absolutní hodnotu sinu. Výsledek ulož do sloupce C. Jak na to? Klikneme do sloupce C, na panelu vedle tabulky zvolíme kartu „vzorec“. Dole jsou pak dvě položky, jedna na vkládání funkcí, druhá na vkládání sloupců. Zapíšeme to tedy takto: abs(sin(col(“A”)+col(“B”))) A dáme vložit.

11/09/10

Několik rad na závěr Vždy pojmenovávejte sloupce. Graf má mít nadpis a řádně popsané osy (popisky lze snadno upravit dvojklikem) i s jednotkami. Graf je možné snadno exportovat do obrázku pomocí pravého tlačítka a výběru položky „Export“. Pravidelně svá data ukládejte. Nebojte se v jednom projektu užívat více tabulek a grafů – je dobré mít vše přehledně pohromadě.

11/09/10 Úkoly Mějme následující data: Zadejte je do SciDAVisu a vykreslete (jeden pro oba) bodový graf obou závislostí. I [A]U1 [V]U2 [V] , , ,649

11/09/10 Graf nazvěte „Měření odporu dvou součástek“. Popište osy a jako hlavní dílek dejte na ose y 5 a vedlejší 1 a na x hlavní 1 a vedlejší 0,2. Určete odpor v obou případech včetně chyby měření. Odečtěte hodnoty napětí pro I = 4,4 A; 0,1A a 3,5 A. U obou měření nalezněte jedno měření s největší chybou a zopakujte fitování. Okomentujte výsledky. Přidejte dva sloupce, které by znázornily paralelní a sériové zapojení odporů. A opět z nich vytvořte jeden graf se dvěma závislostmi. Určete opět odpor v obou případech.