Файл: Лакин Г.Ф. Биометрия учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 307

Скачиваний: 1

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

Гиперболическая зависимость

В исследовательской практике встречаются случаи, когда за­ висимость между переменными X и У носит характер гипербо­ лической функции. В качестве примера приводим данные А. Д. Слонима и О. П. Щербаковой (1949) о зависимости вели­ чины основного обмена от веса обезьян (гамадрилов):

вес обезьян

(кг)(Х):

1,4

2,2

2,3

2,6

3,6

4,1

4,4

5,8

осн. обмен

(ккал

на

 

 

 

 

 

 

 

1 кг веса тела за 24 ч)

117

108

97

116

76

69

64

(У):

 

161

На| графике этот ряд выглядит в виде гиперболической кривой

Рис. 25. Зависимость величины основ­ ного обмена от живого веса обезьян:

на

оси абсцисс — живой вес обезъян (кг),

на

оси ординат — килокалорий на I кг ве­

 

са за 24 ч

(рис. 25), которую можно выразить уравнением общего вида:

У = — + Ь .

(141)

X

 

 

Для определения параметров а и 6 этого уравнения служит сле­ дующая система нормальных уравнений:

 

Ну — аН

----

Ьп — первое уравнение,

.

*

.

< 1 4 2 >

2 — = аХ —

+

62 ——

второе уравнение.

Очевидно, чтобы составить систему уравнений, нужно вычислить

значения Ху,

У

1

1

2 — , 2 — и 2 — . Расчет этих значений при-

 

X

X

х^

водится в табл. 84.

Пользуясь итоговыми данными табл. 84, составляем систему нор­ мальных уравнений:

808 = 2,9165а + 86 — первое уравнение,

329,95 = 1,27178а + 2,91656 — второе уравнение.

253


 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 84

Вес

Обмен

л:2

V

1

1

( к г ) ( X )

( к ка л) (у)

X

X

X z

 

 

 

1,4

161

1,96

115,00

0,7150

0,51020

2,2

117

4,84

53,18

0,4545

0,20660

2,3

108

5,29

47,00

0,4348

0,18903

2,6

97

6,76

37,31

0,3846

0,14792

3,6

116

12,96

32,22

0,2778

0,07716

4,1

76

16,81

18,54

0,2439

0,05949

4,4

69

19,36

15,67

0,2273

0,05165

5,8

64

33,64

11,03

0,1786

0,02973

Сумма . . .

808

329,95

2,9165

1,27178

Решая совместно эти уравнения, находим значения параметров:

а =

808 — 8Ь

----------- = 277,1 — 2,74fr; Ь = + 3 9 ,5 4 4 0 ; а = 168,

 

2,9165

откуда уравнение регрессии Y по X оказывается следующим:

168 ,

Ух — —— Ь 40.

Подставляя в это уравнение вместо X его значения, т. е. вес жи­ вотных (гамадрилов), выраженный в кг, находим теоретические величины основного обмена в килокалориях на 1 кг веса живот­ ного за 24 ч:

живой вес

(кг) (X):

1,5

2

4

6

8

10

12

14

16

оси. обмен

(ккал). ( Y x)

152

124

82

68

61

57

54

52

51

На рис. 25 этот выравненный ряд регрессии выглядит в виде плавной линии, хорошо согласуясь с общей тенденцией эмпири­ ческой кривой.

Зависимость, выражаемая уравнением показательной функции

Если в развитии признака основная тенденция отличается от линейной регрессии и плохо согласуется с уравнением параболы, она может быть выражена другим подходящим уравнением. В тех случаях, когда эмпирический ряд регрессии следует или близок закону геометрической прогрессии, его удается описать уравнением показательной функции:

у — abx или у == аехЬ.

(143)

254


Использование такого вида уравнений связано с их логариф­ мированием, чем достигается превращение экспоненциальной, т. е. показательной, функции в уравнение прямой линии: lg y = \ g a + x lg b. Это значит, что точки х и lg у располагаются в системе координат на одной прямой. Такое преобразование исходного уравнения облегчает вычислительную работу по опре­ делению параметров а и b и одновременно служит указанием на то, что выбранное уравнение применяется правильно.

Система нормальных уравнений для определения параметров а и b в данном случае следующая:

2 lg У — п lg а +

lg b~Zx — первое уравнение,

2x1 g y = lg а2х +

(144)

lg &2х2 — второе уравнение.

Решать эту систему можно способом подстановки, а также спо­ собом сложения или вычитания. Однако удобней и быстрее по­ лучить результат при использовании готовых общих формул:

2lg г/2х2 — 2 (х lg у)

а= -------------------------------- и п2х2 — 2х2

ъ_ nS(xlgff)— 2x2 lg у /г2х2 — 2х2

Очевидно, первым шагом к определению параметров а и b должно быть вычисление 2х, 2х2, 21g у и 2(x-Igt/). Рассмот­ рим следующий пример. Наблюдения над развитием самцов павианов-гамадрилов в период полового созревания показали, что их вес, выраженный в кг, изменяется с возрастом следующим образом:

возраст

(мес.) (X):

20

26

32

38

42

48

52

вес (кг)

(У):

4,6

4,5

6,4

6,1

7,5

8,0

11,0

Графический анализ этих данных показал, что они в общем со­ ответствуют экспоненциальной кривой. Найдем эмпирическое уравнение регрессии, выражающее эту закономерность. Расчет вспомогательных значений приводится в табл. 85.

Для удобства расчетов фактический возраст животных в этой таблице обозначен числами натурального ряда. Подставляя най­ денные значения в формулы, получаем значения параметров уравнения:

5,72702 X НО - 24,61801 X 28

112,47852

7 X 140 — 28X 28

= 196

= 0,57387,

 

7 X 24,61801 — 28 X 5,72702

11,96951

_

7 X 140 — 28X 28

196

0,0610689,

~

откуда lg ух = 0,061х + 0,574.

255


Т а б л и ц а 85

Возраст я-сивотных

 

 

 

 

 

фактический

выраженный

Вес (кг)

ig г/

x \ g y

X2

Ух

(X)

порялк.

 

 

 

 

 

 

числами (х)

 

 

 

 

 

20

1

4,6

0,66276

,0,66276

1

4,3

26

2

4,5

0,65321

1,30642

4

5,0

32

3

6,4

0,80618

2,41854

9

5,7

38

4

6,1

0,78533

3,14132

16

6,6

42

5

7,5

0,87506

5,37530

25

7,6

48

6

8,0

0,90399

5,42394

36

8,7

52

7

11,0

1,04139

7,28973

49

10,0

Сумма . .

28

48,1

5,72702

24,61801

140

47,9

Рассчитанные по этому уравнению ожидаемые значения (ух) веса самцов-гамадрилов, соответствующие их возрасту, выра­ женному в месяцах, приведены в последнем столбце табл. 85 и в виде плавной линии изображены на рис. 26. Видно, что они хорошо отображают описываемую закономерность.

Рис. 26. Эмпирическая и вычисленная по уравнению 143 кривые возрастных изменений живого веса у самцов павиановгамадрилов в период полового созревания:

на оси абсцисс — возраст животных (мес.), на оси ординат — живой вес (кг)

Зависимость, выражаемая уравнением степенной функции

Зависимость между переменными X и У, следующая в общем гиперболической кривой, может выражаться и уравнением сте­ пенной функции у = ахь, которое логарифмированием превра-

256