Файл: Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 753

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

Стратегия эффективного

экспериментирования

537

и значение Ye

равно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 1

 

 

 

У е = 1 8 + [ — 6 — 24

18]

2

 

 

 

 

 

 

 

 

. —1

 

 

 

 

-

7

— 2

0"

1-

 

 

[1

2

—1]

— 2

6 — 2

2 = —18.

 

 

 

 

 

0 — 2

4

— 1

 

3.

Последний

шаг — поворот осей в уравнении (8.2.11):

 

 

 

 

Y

-

18 =

х'Ѣнх',

 

как

описано в

приложении

Б.5.

 

 

 

Ф и г . П . 8 . 2 . 1 .

а) Сначала найдем собственные значения матрицы Ь и :

det

(Ьц — U) = 0,

 

[ (7 — À)

—2

0

 

 

— 2

(6 — X)

—2

= 0

,

0

—2 (5 —À)

 

 

À. ! =

3, À

2 =

6, Я/3 =

9.

 

Согласно уравнению (8.2.12), каноническая форма уравнения поверхности отклика такова:

Y -

18 = З ^

+

%4 +

9ж|,

(а)

где ХІ — главные оси.

Исходная

и

конечная

стадии переноса

и поворота графически

представлены на

фиг.

П.8.2.1.


538

Глава 8

б) Новые координаты xt можно связать со старыми координата­ ми ХІ с помощью ортогональной матрицы U:

 

 

 

' =

Ux,

 

 

 

или

U

V

=

1Р(х -

 

хе ).

 

 

 

 

Напомним, что U - 1 =

U T .

 

 

 

 

 

 

Для X = 3 уравнение ( b u

Kl) u =

0 имеет

вид

( 7 - 3 )

— 2

 

О

 

 

 

— 2

( 6 - 3 )

 

— 2

 

Щ

= 0,

О

— 2

( 5 - 3 ) J

 

. " S J

 

или

 

2«2

 

 

 

 

4uj

=

0,

 

—2ui

+

3u2

— 2ы3

=

0,

 

—2u2

+

3

=

0.

 

Нетривиальное решение этих уравнений имеет вид Uj = 1, и2 = 2 и и 3 =?= 2 и дает ор'тонормированный вектор Uj (см. приложение Б.4.4):

П

Для À = 6 уравнение

 

 

 

1

-2

0

 

— 2

0

—2

U2

0

-2

— 1J

.Из-

имеет нетривиальное решение щ — 2, u 2 = l , и 3 = — 2 и


Стратегия

эффективного

экспериментирования

539

Наконец, для X = 9

Ортогональная матрица U имеет вид

Следовательно,

 

1

2

+41

ХІ 1

 

 

3

3

 

Хч =

2

1

2

^2 2

(б)

3

3

3

_ х3

2

2

1

« 8 + 1

 

L

з

3

з ]

 

Если det Ь и

= 0,

поверхность отклика вырождается в бесконеч­

ный цилиндр,

конус

или параболоид, и одно из собственных зна­

чений равно нулю. Формула (8.2.7) уже неприменима; вместо нее используется процедура, описанная в следующем примере.

Пример 8.2.2. Вырожденная поверхность отклика

 

 

Приведем к канонической форме следующее

уравнение:

 

Y = 2х\ + 2x1 + З^з + Ахух2 + 2хуХ3 + 2х3

— Axt

+

 

+ 6х2

2 х 3

+ 3

(а)

Решение

В матричных обозначениях уравнение (а) эквивалентно урав­

нению (8.2.4) с

 

 

 

 

 

 

 

 

Ху

 

 

 

•2

2

Г

X

= Хч

,

ъи

=

2

2

1

 

. х3

-

 

 

.1

1

3.

Нетрудно заметить,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

det

Ьц

=

О,

 

 



540

Глава 8

так что нельзя использовать формулу (8.2.7). Однако поворот осей все же можно осуществить методами, описанными в предыдущем примере:

det

( b l t -

XI) =

0,

или

 

 

 

|(2 —À)

2

1

 

2

(2 —À)

1

= 0 .

1

1

( 3 - Х )

 

Собственные значения определяются из характеристического урав­ нения

 

 

 

 

А,3 IX2

+ Ш =

0

 

(б)

и равны А, =

0, X =

2шХ

= 5.

 

 

 

 

 

Как и в предыдущем примере, для каждого значения X можно

вычислить ортонормированный

собственный

вектор:

 

 

 

 

2u4 + 2u2 + u 3 = 0, U j = 1,

 

 

X = 0 < - f 2u2 + и 3 = 0, u 2 = — 1,

 

 

 

 

« і + u 2 +

3u3 = 0,

1*3 =

0,

норма

равна

/ 1

+

1 = 1 / 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

Я, =

2

 

 

 

 

 

 

норма

равна

] / і +

1 +

4 = "[/б;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 3«! + 2« 2

+ «3 :

= 0,

 

«1 = 1,

 

 

А = 5 <

2^! — 3« 2

-f- Ug : = 0,

 

M 2 = l ,

 

 

 

 

 

ui + u 2 — 2 u 3 - 0, u 8 = 1,

норма

равна

" j / l

 

+ 1 +

1 =

УЗ.

 

 

 

Следовательно, матрица

U имеет

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

Ѵ"2

 

Ѵб

Уз

 

 

 

 

 

 

U =

1

 

1

і ч

 

 

 

 

 

 

у і

 

Уб

Уз

 

(в)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2

i

 

 

 

 

 

 

 

 

Ѵб

y d