Учебная работа. Математические методы обработки результатов экспериментов

Математические методы обработки результатов экспериментов

Министерство образования и науки РФ

филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего

профессионального образования

Уфимского государственного нефтяного

технического университета в г. Октябрьском

Кафедра ИТМЕН

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине Математические методы обработки результатов экспериментов

Выполнил: студент группы БГРз 12-10

Кирюков Е.М.

Проверил: Усман Ф.К.

ОКТЯБРЬСКИЙ 2014

метод наименьших квадратов

Основной принцип МНК: Сумма квадратов ошибки модели должна быть минимальной.

Условие задачи:

Изучается зависимость средней ожидаемой продолжительности жизни от нескольких факторов по данным за 1955 г. С этой целью по 14-ти странам были получены данные по нескольким факторам, влияющим на продолжительность жизни, (таблица 1).

Таблица 1

Название страныyx1x2Мозамбик4732,6Бурунди492,32,6Чад482,62,5Непал554,32,5Буркина -Фасо492,92,8Мадагаскар522,43,1Бангладеш585,11,6Гаити573,42Мали5022,9Нигерия534,52,9Кения585,12,7Того564,23Индия625,21,8

Решение:

)Изучим влияние фактора х1 на среднюю ожидаемую продолжительность жизни по методу наименьших квадратов.

На основании диаграммы рассеяния можно сделать вывод о позитивной зависимости продолжительности жизни от фактора х1 (т.е. у будет расти с ростом х1). наиболее подходящая форма функциональной зависимости — линейная.

Требуется найти уравнение прямой y=ax+b, наилучшим образом согласующейся с опытными точками.

Для этого составим и решим систему уравнений:

наименьший квадрат эконометрический линейный

Построим таблицу 2 с данными для решения системы уравнений.

Таблица 2

n1234567891011121314∑xi32,32,64,32,92,45,13,424,55,14,25,26,553,5yi4749485549525857505358566250744xi295,296,7618,498,415,7626,0111,56420,2526,0117,6427,0442,25228,47xiyi141112,7124,8236,5142,1124,8295,8193,8100238,5295,8235,2322,43252888,4

Получим и решим систему уравнений:

228,47a + 53.5 b = 2888,4

.5a + 14b=744

,47a + 53.5 b = 2888,4

.287b= 288.828=1,883864062=45,94381

Итак, а=1,883864062 b=45,94381

таким образом y = 1,8838x+45,94381

Следовательно, при увеличении показателя фактора х1 на единицу при прочих равных условиях средняя ожидаемая продолжительность жизни в среднем увеличивается на 1,8838 единиц.

Графически такая зависимость имеет вид:

2)Изучим влияние фактора х2 на среднюю ожидаемую продолжительность жизни по методу наименьших квадратов.

На основании диаграммы рассеяния можно сделать вывод о зависимости валового дохода от стоимости оборотных средств (т.е. у будет уменьшаться с ростом х2). наиболее подходящая форма функциональной зависимости — линейная.

Требуется найти уравнение прямой y=ax+b, наилучшим образом согласующейся с опытными точками.

Для этого составим и решим систему уравнений:

Построим таблицу с данными для решения системы уравнений.

Таблица 3

n1234567891011121314∑xi2,62,62,52,52,83,11,622,92,92,731,82,935,9yi4749485549525857505358566250744xi26,766,766,256,257,849,612,5648,418,417,2993,248,4194,79xiyi122,2127,4120137,5137,2161,292,8114145153,7156,6168111,61451892,2

Получим и решим систему уравнений:

94,79 a + 35.9b = 1892.2

.9 a + 14 b = 744

,79 a + 35.9b = 1892.2

.79a +35.9 b = 1892.2

,79 a + 35.9b = 1892.2

-1.06545b = -722501

a= — 5.7202

b= 67.811

Итак, а= — 5.7202 b= 67.811

таким образом y= — 5.7202x + 67.811

Следовательно, при увеличении фактора х2 на единицу при прочих равных условиях ожидаемая продолжительность жизни в среднем уменьшается на 5,7202 единиц.

Графически зависимость имеет вид:

)рассмотрим влияние факторов х1 и х2 на среднюю ожидаемую продолжительность жизни.

На основании диаграммы рассеяния можно сделать вывод о позитивной зависимости продолжительности жизни от стоимости фактора х1 и о негативной зависимости продолжительности жизни от фактора х 2(т.е. у будет расти с ростом х1 и у будет убывать с ростом х2 ). Форма функциональной зависимости — линейная.

В целом необходимо определить параметры двухфакторной эконометрической модели- y=ах1+bx2+c ,наилучшим образом согласующейся с опытными точками.

Оценим параметры линейной двухфакторной эконометрической модели с помощью метода наименьших квадратов. Для этого составим и решим систему уравнений:

Собранные данные представлены в таблице 4:

Таблица 4

n1234567891011121314∑xi132,32,64,32,92,45,13,424,55,14,25,26,553,5xi22,62,62,52,52,83,11,622,92,92,731,82,935,9yi4749485549525857505358566250744xi1 xi27,85,986,510,758,127,448,166,85,813,0513,7712,69,3618,85134,98xi1295,296,7618,498,415,7626,0111,56420,2526,0117,6427,0442,25228,47xi226,766,766,256,257,849,612,5648,418,417,2993,248,4194,79yi xi1141112,7124,8236,5142,1124,8295,8193,8100238,5295,8235,2322,43252888,4yi xi2122,2127,4120137,5137,2161,292,8114145153,7156,6168111,61451892,2

Получим систему уравнений:

228.47a + 134.98b + 53.5c = 2888.4

.98a + 94.79b + 35.9c = 1892.2

.5a + 35.9b + 14c = 744

.47a + 134.98b + 53.5c = 2888.4

.464b -7.2651c = — 314,377700

.33b -6.2865c = -288,827664

.47a + 134.98b + 53.5c = 2888.4

.464b -7.2651c = — 314,377700

,46811c = 86,859049

.47a + 134.98b + 53.5*59,16393 = 2888.4

.464b -7.2651*59,16393 = — 314,377700= 59,16393

Итак, а = 1,4668944 b = -4,53409 c= -59,16393

таким образом y= 1,4668944×1 — 4,53409 x2 — 59,16393

Вывод: Данная функциональная зависимость позволяет примерно прогнозировать зависимость средней продолжительности жизни от нескольких факторов (х1 и х2)

Коэффициент a= 1,4668944 показывает, что при прочих равных условиях с увеличением влияния фактора х1 на единицу средняя продолжительность жизни увеличится в среднем на 1,4668944 единиц.

Коэффициент b= -4,53409 показывает, что при прочих равных условиях с увеличением влияния фактора х2 на единицу средняя продолжительность жизни уменьшится в на 4,53409 единиц.

Пример:

МНК может применяться и в повседневной жизни. в медицине он служит показателем зависимости артериального давления человека от окружающих параметров, то есть от тех же самых факторов. В зависимости от температуры, влажности воздуха, атмосферного давления и времени суток состояние человека может изменяться. Все данные заносятся в таблицы, подобные тем, что представлены выше в соответствии с изменяющимися факторами. Проанализировав данные наблюдатель может проследить за тенденцией изменения здоровья и понять, что именно влияет на человека.

Учебная работа. Математические методы обработки результатов экспериментов