Практическая работа №4. Обработка экспериментальных данных
Предположим, что в результате измерений в процессе экспериментов были получены n пар значений: (x1, y1), (x2, y2), …, (xn, yn). Задача состоит в том, чтобы найти приближенную зависимость y = f(x), значения которой при x = xi(i=1,…,n) мало отличаются от опытных данных yi. Приближенная функциональная зависимость, полученная на основании экспериментальных данных, называется ЭМПИРИЧЕСКОЙ ФОРМУЛОЙ или уравнением регрессии. Построение эмпирической формулы состоит из двух этапов: подбора общего вида этой формулы и определения наилучших значений содержащихся в ней параметров. Общий вид формулы обычно выбирается из геометрических соображений: экспериментальные точки наносятся на график, и примерно угадывается общий вид зависимости путем сравнения полученной кривой с графиками известных функций (многочлена, показательной или логарифмической функции и т.п.). Когда тип эмпирической формулы выбран, ее можно представить в виде:
y=f(x,a1,a2,…,am). (1) где f – известная функция, a1,a2,…,am – неизвестные постоянные параметры, необходимо определить такие значения этих параметров, которые дают наилучшее приближение. ОТКЛОНЕНИЕМ ei называется разность между значениями эмпирической функции (1) в точках x1 (i =1,…,n) и опытными данными yi :
ei=f(xi,a1,a2,…,am)-yi . (2) Задача нахождения наилучших значений параметров сводится к некоторой минимизации отклонений ei. Запишем сумму квадратов отклонений для всех точек x1, x2,…, xn:
(3)
Параметры a1, a2,…, am эмпирической формулы (1) будем находить из условия минимума функции S. В этом состоит метод наименьших квадратов. Минимум функции находим из условия равенства нулю частных производных по всем параметрам:
… (4)
Полученные соотношения - система линейных уравнений для опреде-ления неизвестных параметров. Например, для линейной функции y = ax + b эта система имеет вид:
Решая эту систему уравнений, получаем
(5) ,
где (6)
– значение дисперсии величины X, определяемой по формуле:
Коэффициент корреляции можно вычислить по формуле:
В системе MathCAD существуют встроенные функции для вычисления коэффициентов а и b линейной зависимости y=ax+b: - slope(x,y) - возвращает значение коэффициента а; - intercept(x,y) - возвращает значение коэффициента b. Формулы для вычисления коэффициентов а и b линейной зависимости можно применять для нахождения параметров эмпирических функций, график которых не является прямой линией. Так, если эмпирическая формула имеет вид степенной функции y=kxm, то, введя обозначения У=lnyиX=lnx можно воспользоваться формулами для вычисления коэффициентов а и b линейной зависимости и выразить через них значения коэффициентов k и m: k=ebиm=a. Если эмпирическая формула имеет вид показательной функции y=peqx, то, введя обозначения У=lnyиX=x и вычислив коэффициенты а и b линейной зависимости, можно выразить через них значения коэффициентов pиq: p=ebиq=a.
Рисунок 11- Построение эмпирических функций
Задание. По предприятиям промышленности региона получена информация, характеризующая зависимость увеличения объема выпуска продукции (y, %.) от объема капиталовложений (x, млн. руб.). Требуется: 1. Найти параметры уравнения линейной регрессии (различными способами). 2. Рассчитать коэффициент парной корреляции, коэффициент детерминации. 3. Выполнить прогноз объема выпуска продукции yi при прогнозном значении xi, составляющем 10+№ варианта. 4. На одном графике изобразить исходные данные и теоретическую прямую. Расчетные данные: Вариант1
Вариант2
Вариант3
Вариант4
Вариант5
Вариант6
Вариант7
Вариант8
Вариант9
Вариант10
Вариант11
Вариант12
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (416)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |