Файл: Абузяров З.К. Морские гидрологические информации и прогнозы учеб. для гидрометеорол. техникумов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 25.06.2024

Просмотров: 159

Скачиваний: 0

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

отсутствие линейной зависимости (но не исключает зависимости нелинейной).

Чем ближе абсолютная величина коэффициента корреляции к единице, тем теснее линейная зависимость между величинами. Равенство коэффициента корреляции единице означает наличие линейной функциональной зависимости между величинами х и у.

При положительном значении коэффициента корреляции связь прямая, т. е. с увеличением значения аргумента увеличивается

дни

а

 

б

Рис. 19.

Примеры корреляционных зависимостей.

 

 

Q

 

— прямолинейная

связь между

скоростью

течения

и

н адвекцией тепла

(г>0);

 

— обратная связь междуh

средними

отклонениями

от

нормы

(дни)

сроков

госенних ледовых фаз н теплосодержанием течения (г<0);

в

— нелиней­

ная связь между толщиной льда

 

и суммой

отрицательных

температур воз­

духа;

— корреляционная связь

между

тремя переменными

(числа у

изоли­

 

 

 

 

ний— прирост

льда

в см).

 

 

 

 

 

 

 

и функция (рис. 19а). При отрицательном значении г связь обрат­ ная, т. е. с увеличением значения аргумента значение функции убывает (рис. 19 6).

Коэффициент корреляции не изменяется при изменении начала отсчета и масштаба измерения величин х и у. Это позволяет су­ щественно упростить вычисления с помощью выбора удобного начала отсчета (хо, уо) и подходящих единиц масштаба.

Коэффициент корреляции и уравнение регрессии приближенно можно найти по корреляционному графику и более точно — путем вычислений по методу наименьших квадратов.

93


В первом случае коэффициент корреляции выражается через угловые коэффициенты прямых регрессии.

На рис. 20 изображены две линии регрессии, уравнения кото­ рых имеют вид:

у = а{х + Ь1,

х = аоу + Ьг.

( 3 )

Направления этих прямых определяются коэффициентами рег­ рессии:

 

<7i= tg а, сіо

tg-ß.В общем случае корреля­

 

 

 

 

ционной связи эти две пря­

 

 

 

 

мые линии регрессии нех

сову­

 

 

 

 

падают. Они совпадут, ес­

 

 

 

 

ли зависимость между

и

 

 

 

 

будет функциональной, т. е.

 

 

 

 

угол <р между прямыми

 

 

 

 

будет равен нулю. По ве­

 

 

 

 

личине утла ср можно судить

 

 

 

 

о

тесноте

связи

 

между

х

 

 

 

 

и

у.

чем

больше

угол

ср,

 

 

 

 

тем слабее связь, и чем

 

 

 

 

ближе угол ср к нулю, тем

 

 

 

 

ближе связь к функцио­

 

 

 

 

нальной.

 

 

 

прямых,

 

 

 

 

 

При совпадении

 

 

 

 

т. е. ф= 0,

t g a - t g ß = l.

При

 

 

 

 

отсутствии

связи

между

 

ве­

Рис. 20. Прямые регрессии

х(у)

и

у(х).

личинами X и

у

t g a - t g ß =

 

 

 

 

= 0. Коэффициент

корреля-

ции г служит мерой тесноты связи:

r = y t g a - t g ß .

(4)

Так как £Zi=tga и ß2= tgß, то

г = Уаі-й2-

(5)

Для построения прогностического уравнения достаточно опре­ делить угол наклона линии регрессии к оси абсцисс и по табли­ цам найти тангенс этого угла, который и будет являться коэф­ фициентом при независимом переменном (аргументе). Тангенс угла наклона может быть также определен из отношения вели­ чины, на которую изменяется ордината, к величине соответствен­ ного изменения абсциссы. Свободный член уравнения регрессии определяется по величине отрезка, отсекаемого на оси ординат линией регрессии. Его величина будет определяться значением функции, которое она примет при нулевом значении аргумента.

94


Определение уравнения регрессии для линейных зависимостей производится по методу наименьших квадратов. При определе­ нии параметров уравнения по методу наименьших квадратов ли­

ния регрессии всегда проходит через точку (х, у), координаты ко­ торой являются средними значениями координат данных точек:

 

N

 

 

N

 

 

- 1 V I

— 1 X I

 

 

/і= 1

 

 

й = 1

 

Поэтому уравнение прямой целесообразно записать в виде

 

у — у = а

(х — я-).

(7)

Тогда

единственный параметр

 

а

определяется по

формуле

 

 

 

ху — ху

(8)

где

а

 

 

 

X2X2

 

N

 

 

N

 

 

х\

 

 

2 W b

(9)

 

k=1

 

 

k=і

 

Мерой точности уравнения регрессии служит среднее квадра­ тичное отклонение эмпирических точек от линии регрессии, или стандартное отклонение. Среднее квадратичное отклонение вычис­ ляется по тем же данным, на основании которых установлена сама корреляционная зависимость:

s = y .

^ ( у ~ Урасч)2 ,

(10)

и характеризует дисперсию

(рассеяние) точек около прямой

(кри­

вой) регрессии.

Пример расчета корреляции между двумя переменными по методу наименьших квадратов приведен в табл. 12.

До сих пор речь шла о парной корреляции, т. е. корреляции между двумя зависимыми переменными. Однако понятие линей­ ной корреляции может быть перенесено на случай большего числа переменных.

Когда в корреляции участвует больше двух переменных, ее называют множественной корреляцией. Следует отметить, что вручную можно вычислить корреляцию между двумя или тремя переменными. При большем числе переменных расчеты могут быть проведены только с помощью ЭВМ . При современном развитии вычислительной техники это не является проблемой. Для различ­ ных систем ЭВМ подготовлены стандартные программы парной и множественной корреляции, использование которых не представ­ ляет большого труда.

95


СП Таблица 12

Корреляция между двумя переменными: .с — средняя высота волны

 

 

по волнографноіі записи

(в дм),

у

— максимальная высота волны

 

 

 

Независимая

Функция

 

 

по

волнографной записи (в дм)

 

 

 

 

 

Длг =

л‘ — л*

4У =

У —у

 

Д.ѵ2

4 У5

Д.Ѵ ■ Ду

Д.ѵ -{- Д у

(Д.ѵ + Ду)3

п

переменная л*

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 1 7

-4 1

 

289

1681

637

- 5 8

3364

1

8

19

 

9

89

22

- 1 6

-4 1

 

256

1681

656

- 5 7

3249

3

19

 

9

23

- 1 6

- 3 8

 

256

1444

608

- 5 4

2916

46

10

--

11 07

- 3 7

 

289100

1369

629

- 5 4

2916

5

15

23

-

1105

- 3 7

 

225

1369

555

- 5 2

2704

8

35

--1 0

- 2 5

 

100

625

250

- 3 5

1225

7

1512

34

 

 

 

- 2 6

 

100

676

260

- 3 6

1296

10

15

33

- 1- 83

--

22 71

 

109

729

270

- 3 7

1369

119

16

28

--23

02

 

1024

416

- 4 5

2025

12

39

 

--

69

 

 

 

 

81

441

189

--23 10

900

 

2017

40

 

 

 

--

1105

 

64

400

160

- 2 8

784

13

19

45

 

- 5

 

36

225100

90

- 1 8

441

21

47

 

— 130

 

25

1690

650

3241

14

24

50

 

- 4

 

 

 

 

16

 

40

- 1 4

196

15

12060

 

- 1

 

 

39

 

1

1521

624

- 1

3025

16

41

11099

 

 

16

 

 

 

256

5568

17

49

 

 

 

24

 

 

60

 

576

3600

1440

84

7056

2018

43

97

 

 

18

 

 

50

 

324

2500

900

54

4624

2119

42

 

 

1217

 

37

 

289

1369

629

2916

22

39

97

 

 

1412

 

37

 

196

1369

518

51

2601

 

37

91

 

 

 

 

31

 

144

961

372

43

1849

2.3

37

85

 

 

7

 

 

2510

 

144

625100

300

37

1369

32

77

 

 

 

 

17

 

49

289

119

24

576

24

28

70

 

 

3

 

 

9

 

9

81

2030

13

169

25

30

69

 

 

5

 

 

 

25

45

14

196

26

29

65

 

 

4

 

 

5

 

16

25

 

9

81

.к За

пНезависимая Функция переменная У

27

26

62

28

24

59

29

25

60

30

44

ПО

п

744

1788

2

30

30

Среднее

25

60

*>И

ы

1 _

 

1

1

1

1

-1

0

19

4У = У У Д*’ Ду2 Д-г-Ду д.ѵ-f Ду (Д Т + Л у)3

2

1

4

2

30

09

- 1

0

1

1

1

—2

4

0

361

0

0

69

50

2 500

950

4 761

 

4398

26 878

10 835

 

52 946

Контроль:

2

Ьх2

+

 

>'2

2

2

А*

Ь

=

2

(д* +

Д)0 2

= 4398 +

26 878 +

 

2 • 10 835 =

 

52 946

 

 

 

 

 

 

2 Д +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример

расчета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

Уравнение регрессии

 

 

 

 

1. Средние квадратические отклонения:

 

 

 

 

у г

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У — -

 

 

 

х),

 

 

° > = ] / W - V W = w -

 

 

 

 

 

 

 

 

-29,9

У =

 

 

 

(+ —

 

 

 

 

 

у

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

° =

j g y

0,996 (jc — 25), у =

2,46jc - 1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

 

Вероятная ошибка

 

коэффициента корреляции

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

+0,67

у

п =

 

+0,67 ° ’- °^— =

+0,0096

 

Коэффициент2

корреляции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

-

 

5,5

-

 

 

10 835

 

0,996

 

5.

 

Средняя квадратичная ошибка уравнения регрессии

СО

 

У

2

ьх2

• Ау

 

 

 

 

 

**-4

 

 

Ах

 

 

10873

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

=

29,9 • 0,0080 = +0,24

 

 

 

 

 

• 2 а>'2

 

 

 

 

 

 

Sy

су У Т ^ Т 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


13

 

(всредняяиюлеТаблица,

полей атмосферного давления

ледовитость Финского залива

переменными: х — коэффициент разложения

воздуха (средняя зазадекабрьдекабрь——майфевраль) ), г

тремя

воды и

Корреляция между

разность температур

'n "

<

+

>ч <1

+ч

<3

N

<

+

<3

+

Ч

<

N <J

<3

N

<

Ч

<3

>ч <1

<

N

<

Рч

<

ч

<3

Z — 2 = ZV

Ä — if = К ѵ

х — х = х у

­

 

Ф у н к ция

N

вазеНи с и м ы е ерепм е н н ы е

ч

 

Рч

>=і

о

U

а

< D O O ) ’- i r H r H 0 r - i ^ i O C O O 3 ^ O 3 i O ' ^ C D O ^ O 5 r - ( O ) O

 

 

CS

CS с о со CID CS 1—' ОО ^

с о 04 СО СО Ю

 

 

СО

 

 

 

*—«

Т—*

 

с о

 

 

CS 0 0

' CS

 

C S - —«

 

00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c s

 

^ f o c o - —

‘ ^ э о з о з ю + ^ ^ о з с о и о с о ч о о о с ^ с о г —«со

 

 

 

 

~

1 7

1

1 "

 

1

 

7 ^ 7 7

 

1 7 ~

1

 

 

 

O O O O C S C O C O O C U O O C S ^ C O i O O C O O O i O O C O O N

 

O C S

 

1—■

1 1

 

C S C S t ^ ^ C N —

C S ^ O

 

ГО (M - - 1'—1

l—

 

■ CS

 

 

1 1

 

1 lO

 

I CS 00 00

I1 1'

 

| C S | |

oo

 

I I

 

 

 

 

1

1

I1 1

1 1 1

 

1

1 1 1

<7

 

C S ^ O ^ C O ( M - H r - i O 0 O O ^ S , i O O C O O l O O O C O O C O

 

T—<c£>

 

C S S ' i O O M O C O i O O O O l O C S O t - *

 

r f

о

со

оз

 

7

 

і і м

^ і

 

 

1

1

7

 

1

 

 

7

7

^

 

 

o o ^ o i ö O o o i o o r H - t c o c o o ^ o o o o o a i T t 1

 

1 -

1

1

 

 

 

 

1

 

 

"

I

I

 

1

 

 

1 "

 

 

^ ^ 0

 

+ + С С і ’- ' Ю 0

 

0

^

0

Ю 0

' Ф 0

 

Ю Ю Ю ’ І , 0

 

т г со

 

T O i - ^ t C S ^ Q O O O C ' l O W

 

w o i c s w

о

 

 

 

 

<

 

 

O OCS

 

f N C O l O T C O

 

C S O

с о

с о

 

 

 

 

 

 

^

 

 

 

 

c s

 

 

 

 

 

 

о з

 

*— © * - • ^ н г - 1 ^ 0 » — l O C Q - t O Q ^ r - ‘ 03 ^ —« * ^ 1—l O C S

 

О О О С О

 

 

 

CS О

 

 

О

со О

СМ

 

 

СО

 

 

 

 

' - ' O O ^ O G C l r H r H T f Q C J ^ r i Q r - O Q O O O Q C O

 

 

•^r со

с о О

О

О

О ^ Г

 

CS

 

 

 

 

1—.

Ю ^ Т О

 

Г—

 

 

I—. Г—, с о

 

 

 

 

СО

 

 

 

 

 

CS

І+-

 

( M C ^ I O C S C O ’t N C ' . l O N - t C O O O L O O C O C O i O i O i O C O O

 

 

1O'!

 

-—I I

 

 

C S C O

І - —' C S lO C S C X t—■

1 I—1CS

1—«

 

 

 

1

 

 

1

 

1

 

1

 

1

 

1

1

1

1

 

1

 

 

 

С З О С З І —I-— C S O - — tO О

 

CO SO ©

CO CS — ' C O C S O i C S r - . ’t

 

 

 

1 "

 

 

1

 

"

"

1

 

 

1 "

"

1

 

I I

 

1

 

 

r H i M O C S O C O C O O r H C O N C O C O i H C O r H O C O ^ O O N

 

 

"

1

1

"

"

"

1

1

1

 

7

1

 

 

и

 

"

 

 

 

O ^ C S O O C S L O r - i C O O C S O r H N C ^ O i O h - C O C O O C S S - C S

CS

Г -Ч М

1 г н г н

 

CO СО

1

- CO lO

CS CS *—*

I

1CS

CS

1 CO CS

1

1

1

 

1

 

1

 

1

 

1

 

1

1

1

1

 

1

1

1

1

Q O O - ' r - C ' 1 0 r i i O O C O C O ^ ) C O C S ^ C O C S C 7 ) C S ^ t ^ ) C S

о

1 "

 

 

1

 

" " 1

 

 

1 "

" 1

 

 

I I

 

I I

^

 

C S C O L O r - i N C ' K M O O N O ^ S O ^ O i ' - ' M C O ^ b C O S ’ tM —

" 1 1

" " ^

I

I "

1 1

"

+

C O C 3 © ^ C S C O * ' t m © C ' - C 0 0 3 0

— ‘ C S C O * ^ i O O t ^ - C O C r j

 

^ Ѵ і О і О Ю Ю

і О

і О Ю і О Ю Ю О О О О О О О О О О

 

03 О) 03 03 03 03

03 03 ОЗ 03

03 03 03

03 03 03 03 03 03 03 03 ОЗ

 

 

 

<D

 

 

о

r i C S C O ' t i C O N C C O 3 O ' - H C S C O ,+ i O 0 N C O G 3 O ' - 4 C S

X

,—, ,—, ,—, ,—,

—, , —, , —, , —.r—^C^CTS C^t

*=f

<D CU

u

(Д* + АУ + A^)2= 1708 + 1112 + 9362 + 2 X

 

2 2 ДуДг = 2

=28 30

А-*А г +

-2377)

2

• (

+ 2

+ 2

Д*Д.У

49 3 )

2 2

(-2

+X

АУ2+ 2 A^2

 

А^2 + 2

 

2

 

Контроль:

 

98