- •Курсовая работа
- •Пояснительная записка
- •Курсовая работа
- •Задание
- •Аннотация
- •Оглавление
- •Введение
- •2.1 Построение эмпирических формул методом наименьших квадратов
- •1. Постановка задачи
- •2. Расчетные формулы
- •2.2 Линеаризация экспоненциальной зависимости
- •2.3 Элементы теории корреляции
- •3. Расчет коэффициентов аппроксимации в Microsoft Excel
- •Исходные данные
- •Расчет сумм
- •Результаты коэффициентов линейной аппроксимации
- •Результаты коэффициентов квадратичной аппроксимации.
- •Результаты коэффициентов экспоненциальной аппроксимации.
- •Вычисление средних значений X и y.
- •4. Построение графиков в Excel и использование функции линейн
- •5.Аппроксимация функции с помощью MathCad
- •5.1Обработка заданных экспериментальных данных с использованием встроенных функций интерполяции (аппроксимации) и регрессии пакета MathCad
- •Заключение
- •Список литературы
2.2 Линеаризация экспоненциальной зависимости
В ряде случаев в качестве эмпирической формулы берут функцию в которую неопределенные коэффициенты входят нелинейно. При этом иногда задачу удается линеаризовать, т.е. свести к линейной. К числу таких зависимостей относится экспоненциальная зависимость
(2.2.1)
где
и
неопределенные коэффициенты.
Линеаризация достигается путем логарифмирования равенства (2.2.1), после чего получаем соотношение
(2.2.2)
Обозначим
и
соответственно через
и
,
тогда зависимость (2.2.1) может быть
записана в виде
,
что позволяет применить формулы (2.1.4) с
заменой
на
и
на
.
2.3 Элементы теории корреляции
График восстановленной функциональной
зависимости
по результатам измерений
называется кривой регрессии. Для проверки
согласия построенной кривой регрессии
с результатами эксперимента обычно
вводят следующие числовые характеристики:
коэффициент корреляции (линейная
зависимость), корреляционное отношение
и коэффициент детерминированности. При
этом результаты обычно группируют и
представляют в форме корреляционной
таблицы. В каждой клетке этой таблицы
приводятся численности
тех пар
,
компоненты которых попадают в
соответствующие интервалы группировки
по каждой переменной. Предполагая длины
интервалов группировки (по каждой
переменной) равными между собой, выбирают
центры
(соответственно
)
этих интервалов и числа
в качестве основы для расчетов.
Коэффициент корреляции является мерой линейной связи между зависимыми случайными величинами: он показывает, насколько хорошо в среднем может быть представлена одна из величин в виде линейной функции от другой.
Коэффициент корреляции вычисляется по формуле:
,
(2.3.1)
где
,
и
среднее арифметическое
значение соответственно по x и y.
Коэффициент корреляции между случайными
величинами по абсолютной величине не
превосходит 1. Чем ближе
к 1, тем теснее линейная связь между x
и y.
В случае нелинейной корреляционной связи условные средние значения располагаются около кривой линии. В этом случае в качестве характеристики силы связи рекомендуется использовать корреляционное отношение, интерпретация которого не зависит от вида исследуемой зависимости.
Корреляционное отношение вычисляется по формуле:
,
(2.3.2)
где
,
а числитель характеризует рассеяние
условных средних
около безусловного среднего
.
Всегда
.
Равенство
соответствует некоррелированным
случайным величинам;
тогда и только тогда, когда имеется
точная функциональная связь между y
и x. В случае линейной зависимости
y от x корреляционное отношение
совпадает с квадратом коэффициента
корреляции. Величина
используется в качестве индикатора
отклонения регрессии от линейной.
Корреляционное отношение является мерой корреляционной связи y с x в какой угодно форме, но не может дать представления о степени приближенности эмпирических данных к специальной форме. Чтобы выяснить насколько точно построенная кривая отражает эмпирические данные вводится еще одна характеристика коэффициент детерминированности.
Для его описания рассмотрим следующие
величины.
- полная сумма квадратов, где
среднее значение
.
Можно доказать следующее равенство
.
Первое слагаемое равно
и называется остаточной суммой квадратов.
Оно характеризует отклонение
экспериментальных данных от теоретических.
Второе слагаемое равно
и
называется регрессионной суммой
квадратов и оно характеризует разброс
данных.
Очевидно, что справедливо следующее
равенство
.
Коэффициент детерминированности определяется по формуле:
.
(2.3.3)
Чем меньше остаточная сумма квадратов
по сравнению с общей суммой квадратов,
тем больше значение коэффициента
детерминированности
,
который показывает, насколько хорошо
уравнение, полученное с помощью
регрессионного анализа, объясняет
взаимосвязи между переменными. Если он
равен 1, то имеет место полная корреляция
с моделью, т.е. нет различия между
фактическим и оценочным значениями y.
В противоположном случае, если коэффициент
детерминированности равен 0, то уравнение
регрессии неудачно для предсказания
значений y.
Коэффициент детерминированности всегда
не превосходит корреляционное отношение.
В случае когда выполняется равенство
то можно считать, что построенная
эмпирическая формула наиболее точно
отражает эмпирические данные.
