Файл: Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 698
Скачиваний: 2
296 |
Глава 4 |
Таблица 4.7.1
Критические значения V, используемые при решении вопроса о том,
отбрасывать ли подозрительные значения [19] і )
|
Уровень значимости а, |
|
Уровень значимости а |
||
Объем |
для одностороннего |
Объем |
для |
одностороннего |
|
|
критерия |
|
критерия |
||
выборки п |
0,05 |
0,01 |
выборки п |
0,05 |
0,01 |
|
|
||||
3 |
123 |
31,4 |
9 |
3,63 |
4,98 |
4 |
7,17 |
16,27 |
10 |
3,54 |
4,75 |
5 |
5,05 |
9,00 |
15 |
3,34 |
4,22 |
6 |
4,34 |
6,85 |
20 |
3,28 |
4,02 |
7 |
3,98 |
5,88 |
25 |
3,26 |
3,94 |
8 |
3,77 |
5,33 |
|
|
|
|
|
1) Эта таблица сокращена с разрешения автора. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
положим, что все остатки, исключая выбросы, образуют |
нормаль |
|||||||||||||||||||
ную |
совокупность |
с неизвестными |
средним |
значением |
и |
диспер |
||||||||||||||
сией; |
расположим |
их |
в |
порядке |
возрастания |
величин |
так, |
что |
||||||||||||
Е |
1 |
^ |
Е 2 ^ . |
- - ^ |
Е |
П . |
|
Нулевая |
гипотеза |
состоит |
в |
том, |
что |
|||||||
Е |
П |
(или ЕІ) |
не является выбросом. Выберем уровень значимости а |
|||||||||||||||||
и |
|
вычислим |
статистику, |
указанную |
в табл. |
4.7.2. |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
4.7.2 |
||
|
|
Число остатков |
|
|
|
|
|
|
|
Вычисление г. . |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
подозревается Е |
|
подозревается |
Е\ |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
3 < « < 7 |
|
|
|
гіо'- |
Еп—Еп-і |
|
|
|
Е2 |
— Еі |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Еп — Еі |
|
|
|
En — Ei |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
8 < |
п < 10 |
|
|
|
|
Еп |
— |
Еп-\ |
|
|
Е% — Ei |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
En — Ег |
|
|
En-i |
— Ei |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
11 < и < 1 3 |
|
|
|
Г21: |
Еп |
— |
Еп_2 |
|
|
E3 — E1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
En — |
Ег |
|
|
En-\ |
— Ei |
|
|
|||
|
|
|
14 О |
|
< 25 |
|
|
|
|
Еп — Еп_2 |
|
|
E3-Et |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Еп—Е3 |
|
|
|
|
|
— Ei |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
En-2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Для применения двустороннего критерия (аномальное значе |
||||||||||||||||||
ние может быть как слишком большим, так и слишком |
малым) |
|||||||||||||||||||
находим величину |
г і _ а / 2 |
из табл. В.11; если rtj |
больше, чем |
г і _ а / 2 , |
||||||||||||||||
подозрительное |
измерение отбрасывается; |
в . противном |
случае |
|||||||||||||||||
оно оставляется в выборке. Можно использовать и |
односторонний |
|||||||||||||||||||
критерий, |
проверяя, |
выполнено |
ли |
неравенство |
Гц > |
Гі_а. |
|
Линейные |
модели с одной |
переменной |
297 |
Критерии Диксона являются оптимальными для малых смеще ний и не зависят от числа ошибок, тогда как критерий, основан ный на выражении (4.7.1), оптимален, когда имеется лишь одно аномальное значение, независимо от величины остатка. Работы, посвященные аналогичным критериям, можно найти в списке литературы в конце гл. 3.
Задачи
4.1. Установите для каждого из следующих выражений, линей ны или нелинейны они по параметрам (х — независимая пере менная) :
а) У = ßo + ßi^i + ßa^z-
в) у = e~ßo*+ßi.
г) In у = ß 0 + ßi*.
д) 7 = ß. + - ^ .
е) у = ß o 4 ' 4 2 -
4.2. Преобразуйте каждую нелинейную модель задачи 4.1
влинейную по параметрам.
4.3.В каких из следующих моделей параметры можно оценить
методами линейного оценивания?
а) |
у = |
ßo + ßi* + ß 2 z 2 . |
б) У = ß A + ß 2 ^ 2 - |
||
в) |
ху = |
ß4a; + ß 2 . |
г) |
у = |
ßi In x + ß 2 . |
д) |
у = |
eßix. |
4.4. В каких случаях уравнения, нелинейные по параметрам, можно описать с помощью линейной регрессии?
4.5. Найдите наилучшую функциональную связь для следую щих данных:
a) x |
Y |
б) X |
Y |
в) X |
Y |
г) X |
У |
1 |
5 |
2 |
94,8 |
2 |
0,0245 |
0 |
8290 |
2 |
7 |
5 |
87,9 |
4 |
0,0370 |
20 |
8253 |
3 |
9 |
8 |
81,3 |
8 |
0,0570 |
40 |
8215 |
4 |
11 |
11 |
74,9 |
16 |
0,0855 |
60 |
8176 |
|
|
14 |
68,7 |
32 |
0,1295 |
80 |
8136 |
|
|
17 |
64,0 |
64 |
0,2000 |
100 |
8093 |
|
|
|
|
128 |
0,3035 |
|
|
298 |
|
|
|
|
Глава |
4 |
|
|
|
4.6. Можно ли параметр а |
в |
модели у = (а?! + |
ж2 )/(а + х3 ) |
||||||
оценить |
с помощью |
расчетной |
схемы для |
линейной |
регрессии? |
||||
Объясните. Будет |
ли эта цель |
достигнута, |
если данные описать |
||||||
трансформированной |
моделью |
|
|
|
|
||||
а) у = к (хі + |
|
хг |
— х3у), |
|
|
|
|
||
где к = |
1/а, |
|
|
|
|
|
|
|
|
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) — = а : |
1 |
' |
г- |
*8 |
|
|
|
|
|
|
ѵл |
|
• |
|
|
|
|
||
у |
Хі + Х2 |
|
|
хі-\-хг |
|
|
|
|
Поясните.
4.7. Считая, что значения ж и У заданы, найдите подходящий функциональный вид линейной связи между Y -ах. Коэффициенты оценивать не нужно, установите лишь вид функции Y = / (х).
X |
У |
X |
У |
0 |
0 |
0,6 |
0,558 |
0,1 |
1,333 |
0,7 |
0,491 |
0,2 |
1,143 |
0,8 |
0,438 |
0,3 |
0,923 |
0,9 |
0,396 |
0,4 |
0,762 |
1,0 |
0,360 |
0,5 |
0,645 |
|
|
4.8. Модель для скорости реакции в некотором реакторе перио дического действия имеет вид
|
|
|
IV |
1 — |
х |
|
|
|
к К л Т + х р |
||
|
|
|
|
1 |
ш І+ХГ |
где к, КА и |
Kw |
— некоторые |
коэффициенты, х — независимая |
||
переменная, |
а р |
— другая |
независимая переменная. Предла |
||
гается переписать |
модель в |
виде |
|
||
|
|
|
|
1—хр |
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
ßt = kKA |
' |
k ' |
|
|
|
1 |
I |
Kw — КЛ |
|
|
|
ß 2 = kKA |
1 |
kKA. |
и оценить параметр ß l 5 исходя из данных при х — 0, а оценку параметра ß 2 получить, используя данные при фиксированных значениях х, как функцию р. Прокомментируйте это предложение.
4.9. Предлагается модель
Линейные модели с одной переменной 299
Можно ли сделать ее линейной по параметрам с помощью следую щего преобразования
^ |
1 |
I ß 2 |
|
(тГ- (РА)"2 |
(РА)"2 |
X |
и получить линейные оценки параметров методом наименьших квадратов?
4.10. Ниже перечислены некоторые эксперименты. Для каж дого из них в одной-двух фразах скажите, применим ли метод наименьших квадратов для: 1) оценивания параметров в линейной эмпирической модели; 2) оценивания доверительного интервала
для этих параметров. |
|
а) Исследователь для калибровки рефрактометра |
анализирует |
несколько проб растворов, содержащих известные |
концентрации |
бензина. Он получает данные в виде зависимости между относи |
тельным содержанием бензина в растворе и показателем прелом ления.
б) Антрополог измеряет длину предплечья у сыновей и отцов,
чтобы |
установить возможную |
связь. |
|
|
|
|
|||
в) |
Химик |
взвешивает |
воду, |
вытесненную |
твердыми |
шарами |
|||
известных радиусов, |
но |
вес которых точно |
не известен. |
||||||
г) Двумя пропорциональными счетчиками (ß-излучения) изме |
|||||||||
ряется одинаковый |
вид |
радиоактивности |
у |
ряда |
источников. |
||||
{Оба |
счетчика |
допускают |
несколько типов |
ошибок |
на |
выходе.) |
д) Химик пытается отлить х граммов карбоната натрия по масштабной линейке (шкале). Карбонат натрия добавляется к точ
но |
известному |
объему воды. Затем |
измеряется |
pH раствора. |
||
|
е) В |
более |
точном опыте химик пытается взвесить |
х граммов, |
||
но не в состоянии сделать это. Он смотрит на шкалу и |
записывает |
|||||
x |
плюс |
ошибку. Затем измеряет |
показатель |
преломления. |
ж) Техник измеряет твердость эпоксидного покрытия сталь ных листов в лаборатории на берегу моря. Затем он проделывает такие же измерения на других образцах в лаборатории, находя щейся в пустыне. Ему хотелось бы связать твердость с место положением.
4.11. Для следующих пород измерялись пороговое контактное давление и прочность на сдвиг.
|
|
Пороговое кон- |
Прочность на |
|
|
тактное давление, |
сдвиг, |
|
|
КГС/СМ2-10-3 |
КГС/СМ2-10-3 |
Базальт |
А |
44,5 |
0,32 |
Песчаник |
39,9 |
0,46 |
|
Гранит |
|
34,5 |
0,60 |
Доломит |
|
25,5 |
0,63 |
Мрамор |
В |
7,2 |
0,33 |
Песчаник |
6,05 |
0,21 |
|
Известняк |
|
3,51 |
0,21 |
Сланец |
|
0,21 |
0,08 |