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威布尔分布参数计算方法\[ f(x;\lambda, k) = \frac{k}{\lambda}\left(\frac{x}{\lambda}\right)^{k-1} e^{-(x/\lambda)^k} \]其中，$\lambda>0$和$k>0$是威布尔分布的两个参数，$\lambda$称为尺度参数，$k$称为形状参数。
下面将介绍如何计算威布尔分布的参数。
##最大似然估计法最常用的参数估计方法是最大似然估计法。
假设我们有$n$个样本数据$x_1, x_2, ..., x_n$，要估计威布尔分布的参数$\lambda$和$k$。
首先，根据概率密度函数，我们可以得到似然函数：\[ L(\lambda, k ; x_1, x_2, ..., x_n) = \prod_{i=1}^{n}\frac{k}{\lambda} \left(\frac{x_i}{\lambda}\right)^{k-1} e^{-(x_i/\lambda)^k} \]为了方便计算，我们可以求似然函数的对数：\[ \log L(\lambda, k ; x_1, x_2, ..., x_n) = n \log k - n \log \lambda + (k-1) \sum_{i=1}^{n}\log\left(\frac{x_i}{\lambda}\right) - \sum_{i=1}^{n}\left(\frac{x_i}{\lambda}\right)^k \]接下来，我们需要最大化对数似然函数。
可以通过求偏导数等于0来求解最大化的参数。
求解$\lambda$的最大似然估计值：\[ \frac{\partial \log L}{\partial \lambda} = -\frac{n}{\lambda} + \frac{(k-1)}{\lambda} \sum_{i=1}^{n}\frac{x_i}{\lambda} - \sum_{i=1}^{n} \frac{x_i^k}{\lambda^{k+1}} = 0 \]化简上式得到：\[ \sum_{i=1}^{n} \left(\frac{x_i}{\lambda}\right)^k =\frac{(k-1)}{n} \sum_{i=1}^{n} \frac{x_i}{\lambda} \]我们可以定义一些中间变量：\[ \bar{x} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} x_i \]\[ s = \sqrt{\frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} (x_i - \bar{x})^2} \]将上面的结果代入方程中：\[ \left(\frac{\bar{x}}{\lambda}\right)^k = \frac{(k-1)}{n} \frac{\bar{x}}{\lambda} \]进一步整理可得：\[ \lambda = \left(\frac{\bar{x}}{k-1}\right)^{1/k} \]接下来求解$k$的最大似然估计值，我们将$\lambda$的最大似然估计值带入似然函数中，得到：\[ \log L(k ; x_1, x_2, ..., x_n) = n \log k - n \log\left(\frac{\bar{x}}{k-1}\right)^{1/k} + (k-1) \sum_{i=1}^{n}\log\left(\frac{x_i}{\left(\frac{\bar{x}}{k-1}\right)^{1/k}}\right) - \sum_{i=1}^{n}\left(\frac{x_i}{\left(\frac{\bar{x}}{k-1}\right)^{1/k}}\right)^k \]类似地，对上式求偏导等于0，可以得到对$k$的求解。
利用EXCE的规划求解进行求解威布尔分布参数
由于威布尔分布的可以描述独立同分布变量的分布，经常被用于不同
概率密度函数模型之间的相互比较，因此其参数估计一直是建模分析的重
要环节，使用EXCEL可以规划求解威布尔分布参数，我们以以下案例来求
解该分布参数：
假设有一组随机样本x(1),x(2),…,x(n)，满足威布尔分布，想对α
和β参数进行估计，那么我们可以使用下面的方法：
1.首先，使用EXCEL编写对数似然函数，其表达式为：
lnL=ln[αβ^(α+n)]+α∑lnx-β∑x-nlnβ
这里α,β为待求参数。
2.编写规划过程求解α、β估计值。
具体而言，我们需要构建EXCEL规划模型，使得对数似然函数最大，而其估计值α、β即为结果。
我们以EXCEL求解威布尔分布参数为例，指导将这一过程编写如下：
1.首先，在EXCEL中编写对数似然函数，其表达式为：
lnL=ln[αβ^(α+n)]+α∑lnx-β∑x-nlnβ
这里α,β为待求参数，其取值范围通常设置为大于0小于100，因此，可以将参数α作为变量编写入EXCEL规划模型，即：
MIN = lnL
S.T.0 < α < 100 and0 < β < 100
2.在EXCEL中编写对数似然函数，其表达式为：
lnL=ln[αβ^(α+n)]+α∑lnx-β∑x-nlnβ
其中α,β为待求参数，α ∑ lnx 为样本的对数期望值， -β ∑x 为样本的期望值，而n ln β 为测量方差。
用Excel求解数学规划武汉大学水利水电学院万飚Excel是Microsoft Office办公软件中的一个组件，以其强大的电子表格处理功能备受广大用户的青睐。
由于Excel支持丰富的公式和函数，因而在一般财务计算、高级财务管理、财务分析、信息管理、管理决策、市场营销、工程管理，以及管理科学、经济学和统计学等领域都得到了广泛的应用。
一、关于规划求解“规划求解”是Microsoft Excel中的一个加载宏，借助它可以求解许多运筹学中的数学规划问题。
Excel的“规划求解”工具来自德克萨斯大学奥斯汀分校的Leon Lasdon和克里夫兰州立大学的Allan Waren共同开发的Generalized Reduced Gradient(GRG2)非线性最优化代码；线性规划和整数规划算法来自Frontline Systems公司的John Watson和Dan Fylstra 提供的有界变量单纯形法和分支定界法。
安装Office的时候，系统默认的安装方式不会安装该宏程序，需要用户自己选择安装。
安装方法为：从Excel菜单中选择“工具”→“加载宏”，打开如下对话框：选择其中的“规划求解”后单击“确定”按钮，会出现提示：“这项功能目前尚未安装，是否现在安装?”，选择“是”，系统要你插入Office的安装光盘，准备好后单击确定，很快就会安装完毕。
于是，你会发现在“工具”菜单下多出一个名为“规划求解”的子菜单，说明“规划求解”功能已经成功安装。
二、第一个线性规划问题例：求解以下线性规划问题：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤≤≤++=0,124 16 48232 21212121x x x x x x x x z max 步骤：1．将模型中的目标函数和约束条件的系数输入到单元格中；为了使我们在操作过程中看得更清楚，可以附带输入相应的标识符，并给表格加上边框。
如下图所示：2．在E4单元格（目标值）输入“=SUMPRODUCT($C$3:$D$3,C4:D4)”；其中，SUMPRODUCT 函数的功能是将数组间对应的元素相乘，并返回乘积之和，即SUMPRODUCT($C$3:$D$3,C4:D4)＝C3×C4＋D3×D4；$C$3:$D$3表示这几个单元格为绝对引用。
利用Excel中的加载宏新加入的规划求解功能解决线性规划问题（郑来运PPT例1）
具体步骤如下：
1.打开Excel，单击“工具”弹出菜单，然后单击“加载宏”会出现如下画面：
选择“规划求解”点击确定，这样你的Excel就有了能解决线性规划问题的功能。
2.依次输入以下数据作为准备工作，如下图：图中用不同的色块表示约束条件和可变部分
3.在表中选中D2的位置然后点击函数，出现“插入函数”的弹出框后，选择”常用函数”中的”SUMPRODUCT”,
如下图所示。
点击确定后在弹出的对话框中array1选择B2：C2，在Array2中选择B6：C6，同时可以看到公式的生成。
用相同的方法让D3,D4,都相应填上公式
选中E6输入公式SUMPRODUCT(B5:C5，B6:C6)
4.单击“工具”选择“规划求解”设置目标单元格为E6，可变单元格为B6，C6，并添加约束条件，如下图
单击“求解”
选择保存规划求解结果，点击“确定”得到求解结果。
数学与信息科学学院Excel求解线性规划问题实验教程二零一三零八月目录1.关于“规划求解” (1)2.如何加载“规划求解” (2)3.“规划求解”各参数解释和设置 (3)4.“规划求解”的步骤 (6)5.Excel求解线性规划问题 (8)6.Excel求解运输问题 (14)7.Excel求解目标规划问题 (18)8.Excel求解整数规划问题 (22)1.关于“规划求解”“规划求解”是Excel中的一个加载宏，借助“规划求解”，可求得工作表上某个单元格（被称为目标单元格）中公式（公式:单元格中的一系列值、单元格引用、名称或运算符的组合，可生成新的值。
公式总是以等号（=）开始）的最优值。
“规划求解”将对直接或间接目标单元格中公式相关联的一组单元格中的数值进行调整，最终在目标单元格公式中求得期望的结果。
“规划求解”通过调整所指定的可更改的单元格（可变单元格）中的值，从目标单元格公式中求得所需的结果。
在创建模型过程中，可以对“规划求解”中的可变单元格数值应用约束条件（约束条件：“规划求解”中设置的限制条件。
可以将约束条件应用于可变单元格、目标单元格或其它与目标单元格直接或间接相关的单元格。
而且约束条件可以引用其它影响目标单元格公式的单元格。
使用“规划求解”可通过更改其它单元格来确定某个单元格的最大值或最小值。
）Microsoft Excel的“规划求解”工具取自德克萨斯大学奥斯汀分校的Leon Lasdon 和克里夫兰州立大学的Allan Waren共同开发的Generalized Reduced Gradient(GRG2)非线性最优化代码。
线性和整数规划问题取自Frontline Systems公司的John Watson 和Dan Fylstra提供的有界变量单纯形法和分支边界法。
2.如何加载“规划求解”安装office的时候，系统默认的安装方式不会安装宏程序，需要用户根据自己的需求选择安装。
下面是加载“规划求解”宏的步骤：（1）在“工具”菜单上，单击“加载宏”。
用Excel进行威布尔型产品可靠性数值仿真评估张仕念;张国彬;易当祥;颜诗源;杨艳妮【摘要】基于最小二乘法,利用Excel的已有甬数和单元格的引用,估计威布尔分布的参数(m)和(η),用RAND()函数产生的随机数和逆变法抽取服从分布参数为(m)和(η)的威布尔分布抽样样本,计算可靠度的一个抽样值,反复抽样,得到可靠度的分布密度函数,用SMALL()函数返回可靠度置信下限的仿真值.实例表明,仿真结果与计算结果很接近,用Excel进行可靠性数字仿真,可以避免繁杂的编程工作,方便实用.【期刊名称】《电子产品可靠性与环境试验》【年(卷),期】2012(030)004【总页数】4页(P43-46)【关键词】威布尔分布;可靠性;数字仿真【作者】张仕念;张国彬;易当祥;颜诗源;杨艳妮【作者单位】北京市清河大楼子八,北京 100085;北京市清河大楼子八,北京100085;北京市清河大楼子八,北京 100085;北京市清河大楼子八,北京 100085;北京市清河大楼子八,北京 100085【正文语种】中文【中图分类】TB114.3;TB115.20 引言可靠性仿真是将仿真技术应用于可靠性分析的一种方法，利用计算机技术对己经建好的系统可靠性模型进行仿真，得到一系列的仿真结果，能够解决常规的解析法很难奏效的部分可靠性问题。
可靠性仿真具有经济性好、应用范围广、通用性好、难度小、直观和保密等优点[1]。
Microsoft Excel是微软公司开发的电子表格软件，易学易用，使用范围广；Excel 2003就提供了财务、日期与时间、数学与三角函数、统计等九大类约300个函数，具有强大的计算、统计功能。
本文以服从威布尔分布的数据为例，利用Excel的、已有函数和单元格的引用，进行复杂的数值计算，利用RAND（）函数产生的随机数而引入随机因素，实现可靠性评估的数值仿真。
实例表明，用Excel进行可靠性评估的数字仿真，可以避免繁杂的编程工作，省时省力，方便实用，且仿真结果与计算结果十分接近。
利用Excel 进行规划求解Excel 具有规划求解的基本功能，包括线性规划和非线性规划。
对于常规的线性规划问题，Excel 就可以给出求解结果。
对于比较复杂的问题，那就需要用到较难掌握的数学软件如Matlab 了。
不过，大多数规划问题Mathcad 即可完成所赋予的任务。
利用Excel 求解规划问题有些“罗嗦”，但也不难掌握。
下面以几个简单的实例说明其应用方法，希望各位能够举一反三，将其推广到多变量的情形。
【例1】设有一位个体户制杯者，有两副模具，分别用来生产果汁杯和鸡尾酒杯。
有关生产情况的各种数据资料见下表。
3 果汁杯6 h/百件 10 m 3/百件 600件 600元/百件 鸡尾酒杯 5 h/百件 20 m 3/百件 0件 400元/百件 *注：定点量为每周生产的最大数量。
若每周工作不超过50小时，且拥有储藏量为140m3的仓库。
问：⑴ 该个体户如何安排工作时间才能使得每周的收益最大？⑵ 若每周多干1小时，收益增大多少？⑶ 通过加班加点达到的收益极限是多少？解：这个例子取自一本面向中学生的知识读物，是一个最大收益问题，可以建立模型如下：21400600)(Max x x x f +=⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≥≤≤+≤+0,0614020105056 s.t.2112121x x x x x x x 显然，约束条件中的第三个式子x 1≤6可以表作1*x 1+0*x 2≤6，从而有如下矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=400600c ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=21x x x ，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=01201056A ，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=614050b 容易看到，上述模型表为矩阵形式便是：目标函数为[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡==21400600)(Max x x x c x f T 约束条件为⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≥⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=≤⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=061405001201056 s.t.21x x x b Ax下面是利用Excel 求解规划结果的详细步骤：第一步，录入数据，定义有关单元格在Excel 中，将有关数据资料按一定的规范录入，最好按照资料表格录入。
第三节使用Excel求解线性规划问题利用单纯形法手工计算线性规划问题是很麻烦的。
office软件是一目前常用的软件，我们可以利用office软件中的Excel工作表来求解本书中的所有线性规划问题。
对于大型线性规划问题，需要应用专业软件，如Matlab，Lindo，lingo等，这些软件的使用这里我们不作介绍，有需要的，自己阅读有关文献资料。
用Excel工作表求解线性规划问题，我们需要先设计一个工作表，将线性规划问题中的有关数据填入该工作表中。
所需的工作表可按下列步骤操作：步骤1 确定目标函数系数存放单元格，并在这些单元格中输入目标函数系数。
步骤2 确定决策变量存放单元格，并任意输入一组数据。
步骤3 确定约束条件中左端项系数存放单元格，并输入约束条件左端项系数。
步骤4 在约束条件左端项系数存放单元格右边的单元格中输入约束条件左端项的计算公式，计算出约束条件左端项对应于目前决策变量的函数值。
步骤5 在步骤4的数据右边输入约束条件中右端项（即常数项）。
步骤6 确定目标函数值存放单元格，并在该单元格中输入目标函数值的计算公式。
例建立如下线性规划问题的Excell工作表：1212121212max1502102310034120..55150,0z x xx xx xs tx xx x=++≤⎧⎪+≤⎪⎨+≤⎪⎪≥⎩解：下表是按照上述步骤建立的线性规划问题的Excell工作表。
其中：D4=B2*B4+C2*C4, D5=B2*B5+C2*C5 , D6=B2*B6+C2*C6, C7= B2*B1+C2*C1 。
建立了Excel工作表后，就可以利用其中的规划求解功能求相应的线性规划问题的解。
求解步骤如下：步骤1单击[工具]菜单中的[规划求解]命令。
步骤2 弹出[规划求解参数]对话框，在其中输入参数。
置目标单元格文本框中输入目标单元格；[等于]框架中选中[最大值＼最小值］单选按钮。
步骤3 设置可变单元格区域，按Ctrl键，用鼠标进行选取，或在每选一个连续区域后，在其后输入逗号“，”。
目录1.关于“规划求解”2.如何加载“规划求解”3.“规划求解”各参数解释和设置4.“规划求解”的步骤5.“规划求解”疑难解答6.利用“规划求解”解线性规划问题7.利用“规划求解”解整数规划问题8.利用“规划求解”解目标规划问题9.利用“规划求解”解运输问题10.利用“规划求解”解最短路径问题11.利用“规划求解”解最大流问题12.利用“规划求解”解数据包络分析（DEA）问题13.利用“规划求解”解其他运筹学问题1、关于“规划求解”“规划求解”是Excel中的一个加载宏，借助“规划求解”，可求得工作表上某个单元格（被称为目标单元格）中公式（公式：单元格中的一系列值、单元格引用、名称或运算符的组合，可生成新的值。
公式总是以等号 (=) 开始。
）的最优值。
“规划求解”将对直接或间接与目标单元格中公式相关联的一组单元格中的数值进行调整，最终在目标单元格公式中求得期望的结果。
“规划求解”通过调整所指定的可更改的单元格（可变单元格）中的值，从目标单元格公式中求得所需的结果。
在创建模型过程中，可以对“规划求解”模型中的可变单元格数值应用约束条件（约束条件：“规划求解”中设置的限制条件。
可以将约束条件应用于可变单元格、目标单元格或其他与目标单元格直接或间接相关的单元格。
而且约束条件可以引用其他影响目标单元格公式的单元格。
使用“规划求解”可通过更改其他单元格来确定某个单元格的最大值或最小值。
Microsoft Excel 的“规划求解”工具取自德克萨斯大学奥斯汀分校的 Leon Lasdon 和克里夫兰州立大学的 Allan Waren 共同开发的Generalized Reduced Gradient (GRG2) 非线性最优化代码。
线性和整数规划问题取自 Frontline Systems 公司的 John Watson 和 Dan Fylstra 提供的有界变量单纯形法和分支边界法。
2、如何加载“规划求解”安装office的时候，系统默认的安装方式不会安装宏程序，需要用户根据自己的需求选择安装。
§9.6 Excel软件“规划求解”的使用用Excel软件的“规划求解”功能可以方便地求解线性规划、整数规划和非线性规划问题。
但如果安装Office 97时采用的是典型安装方法，则【工具】菜单中是无“规划求解”功能项的。
可参照§2.8中介绍的方法将未安装的组件安装完整。
下面以第八章例8.1为例介绍用Excel求解线性规划的操作步骤和运行输出结果的分析。
一．求解线性规划的操作过程1．输入数据、公式和说明文字（1）在工作表中按图9.7所示格式输入必要的说明文字（图中粗体字部分）和LP模型的原始数据（图中虚线框所示单元格内，注意并不需要化为标准型）；图中F4是放置目标函数的单元格，B5:D5是放置决策变量X1、X2、X3（既“可变单元格”）的区域。
图9.7（2）在F4单元格内输入目标函数X0的计算公式：=B4*B5+C4*C5+D4*D5或=SUMPRODUCT（B4:D4,B5:D5）其中SUMPRODUCT（）函数返回两个或多个区域（即数组）中对应单元格乘积之和的值。
该函数可在Excel的“数学和三角函数”中找到。
（1）在E8单元格中输入第一个约束条件左端的计算公式：=B8*$B$5+ C8*$C$5+D8*$D$5或= SUMPRODUCT（B8:D8,$B$5:$D$5）然后拖曳E8的填充柄将公式复制到E9、E10单元格（注意公式中的B5、C5、D5或B5:D5要使用绝对引用）。
当模型中的变量数较多时，使用SUMPRODUCT（）函数可大大加快以上两个公式的输入速度。
说明：图中粗线框是表示要输入公式的单元格。
用Excel求解线性规划的数据输入格式可由用户自行设计，但以上介绍的格式不仅与我们所熟悉的LP模型相似，便于理解和使用；而且便于在对话框中输入约束条件。
按以上格式输入说明文字后，还可以使系统所输出的三个运行结果报告更具可读性。
2．选【工具】→“规划求解”，“打开规划求解参数”对话框，见图9.8。
