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

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

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 — 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