Файл: Козин В.З. Методы исследований в обогащении учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.06.2024

Просмотров: 148

Скачиваний: 1

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

Изменение факторов обычно приводит к изменению

параметра оптимизации /или целевой функции/.

П а р а м е т р о м

о п т и м и з а ц и и

/или целевой функцией/

называется выходная величина,

изменение которой интересует экспериментатора. Обычно стремятся достичь экстремального значения параметра

оптимизации. Во многих случаях этот

э к с т р е ­

м у м

может быть у с л о в н ы м .

Например, если стремятся получить максимальное

извлечение, то извлечение - целевая

функция, если стре­

мятся

получить максимальное извлечение при заданном

качестве концентрата, то фактически отыскивается услов­ ный экстремум.

Между параметрами оптимизации и факторами обычно существует некоторая функциональная связь, например

ÿ = / ( * іі **; ••• *«)•

Геометрически, функция для Ц может быть представ­ лена в виде поверхности, расположенной в многомерном пространстве факторов. Такая поверхность называется г и п е р п о в е р х н о с т ь ю, а если функция линейна, то г и п е р п п о с к р с т ь ю .

Гееметрическая трактовка функций оказывается по­ лезной, так как в этом случае процесс движения к эк­ стремуму может быть отождествлен с подъемом /или

спуском/ на гору, правда, тоже многомерную.

Если зависимость

Хп) достаточно

точно описывает исследуемый процесс

в интересующей

экспериментатора области, то эта зависимость называ­

ется

с

т а т и ч е с к о й

м о д е л ь ю

п р о -

ц е . с с

а.

 

 

t )

 

Если в

зависимость

^

включено

время,

 

то такая зависимость

называется

д и н а м и ­

ч е с к о й

м о д е л ь ю

п р о ц е с с а .

h

. . . О

МИ I /ч,м..

А

2 ЛЛ л і


Модель - это приближенное математическое описа­ ние процесса. Качество этого приближения оценивается о ш и б к а м и .

Результат какого-либо опыта иногда называют от­ кликом, а гиперповерхность - функцией отклика.

В соответствии с этим в отличие от физического закона модель может быть хорошей или плохой. Более того, очевидно, существует множество моделей, описы­ вающих объект. Разница между ними будет проявляться лишь в величине ошибки. Кроме того, одной и той же ошибке /если она не приближается к нулю/ может также соответствовать некоторое множество моделей.

С р а в н и т е л ь н ы е э к с п е ' р и м е н - т ы . Целью многих работ не является установление некоторых абсолютных констант, а лишь установление того факта, что некоторый набор факторов лучше друго­ го. В этом случае, если устойчиво наблюдается различие между наборами, можно не требовать точных измерений,

аруководствуясь методами статистика лишь с необхо­

димой вероятностью установить интересующий нас факт.

Р а з д е л П. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫ 2,1, Среднее и дисперсия

Получив экспериментальные данные /выборку/, ис­

следователь делает определенные выводы относительно свойств генеральной совокупности по свойствам выбор­ ки /а это и есть полученные экспериментальные данные/ из генеральной совокупности. Простейшим выводом яв­

ляется о ц е н к а .

Известное понятие

ср е д н е е

а р и ф м е т и ч е с к о е

jjç есть

оценка математи­

ческого ожидания,

а квадрат

среднеквадратичного от­

клонения есть оценка дисперсии.

Это точечные

оценки /по Хиксу/. Оценки долж ны быть

несмещенны­

ми, эффективными и состоятельными.

 

 

Нрсмещенность, это свойство оценки при П = с->о

быть равным математическому ожиданию данной оценки. В частности, дня получения именно несмещенной оценки• при вычислении среднеквадратического Отклонения сумму);

квадратов

х)^

делят не

на /7

, а на П.-1 ,

Состоятельность, это

свойство

оценки,

заключающееся

в том, что вероятность того, что вычисляемая оценка с возрастанием П будет на сколь угодно малую величину отличаться от истинного значения оценки, приближается к

единице.

 

 

 

 

 

Эффективной называется оценка', имеющая

наименьшее

сред нее квадратическое отклонение.

 

 

 

Заметим, что среднее арифметическое и среднее квад­

ратическое

удовлетворяют этим

требованиям.

 

 

Среднее значение результата

вычисляется по формуде

 

 

 

п

д*.

 

 

 

ЗС =

У

і2

 

 

Хн _

1 ^

где

П

- число параллельных опытов;

 

Хі - і -ый результат опыта.

Среднеквадратичная ошибка /или отклонение/ вычисляв ется по формуле

 

/

5

 

 

 

Z (Xj.- XJ

 

/ 2.2/

3 * -

Ul ______

 

К ' !

 

 

Эта же формула может быть записана в виде

 

 

 

 

/2.3/

Практическое

вычисление Л

и

удобно выпол­

нять не с абсолютными цифрами,

а с данными, полученны­

ми вычитанием результата близкого к среднему значению

X.

Пр и м е р 2.1. Получены результаты: 79,6; 82,4; 81,8; 78,8; 80,2; 80,6; 81,5; 80,9; 80,1; 80,2. На глаз



определяем, что ОС ~ 80. Переходим к новому ряду даі. ных. вычитая из исходных 80: -0,4; 2,4; 1,8; »,2; 0,2; 0,6;-1,5; 0,9; 0,1; 0,2.

Находим

^' _ -OA*2,ii + l&-i2, + a,2+0lè+l5+QlQ+a,i+o,2

X

=

х ' + 80

= 80,5Г1;

_____________

А

-

1/ 0Ai +iAi -tiii -H2i+a.ll +0.f,i+L5i’+M3'+Q.it+Q.Zt

ІО n r ,l

 

 

Г

^û-1

10-1' ö>51

 

 

-I/ iMl-2,6 _

 

 

 

 

f

1 ,13 .

 

 

Как

видим,

вычисление Л

не зависит от

выбора

вычитаемой величины и может быть определено относи­ тельно любых смещенных данных, если только не изме­

нен масштаб величины

X

 

 

 

 

Оценка точности

среднего результата

 

Если результат

опыта

X

получен однократно,

то

рассмотренная выше

величина

5 X полностью характе­

ризует этот результат. Если же используется средняя

оценка

X

по нескольким реализациям опыта, то

ошиб­

ка вычисленного среднего будет иной. Если известна

6 х

, то

Л _____о X

 

 

 

 

>

/2.4/

 

 

J x

 

 

у Г

 

где

П

- число

реализаций.

 

 

Оценка точности

дисперсии

 

Само значение

 

4

также не может быть точным.

Оно вычисляется с

ошибкой

 

 

 

 

І 4

-

 

5

 

 

/2.5/

 

 

 

 

 

 

f ï b - ï ]


Заметим, что индекс при 5 указываемо средне­ квадратичном отклонении какой величины идет речь.

2.2.Доверительные интервалы

Широко используются интервальные оценки, заключа­ ющиеся в определении доверительного интервала, завися­ щего от доверительной вероятности, который включает

рассматриваемый параметр.

 

 

 

 

"Например, с 95% вероятностью среднее

будет

нахо­

диться в интервале

 

 

 

 

Истинна. = Ü ±

1,96 •

1

 

/2.6/

где 1,96 - число, взятое из.

таблиц нормального

распре­

деления и соответствующее тому, что в

95 случаях из 100 истинное

значение

X

будет находиться в указанном интервале.

Если неизвестно истинное

значение

іх.

и оно вы­

числяется по конечному числу данных

П

, вместо

нормального распределения пользуются

-распределе­

нием Стыодента, а доверительный интервал определяется

как

_

<

 

 

X ±

/2.7/

Для справки приводим некоторые значения

Ѣ для

95% вероятности /см.таблицу

3.2/.

 

Следует

помнить, что чем больше доверительная

вероятность, тем шире доверительный интервал. Например, при 99% вероятности и числе данных 100 Ь равно не 1,98, а 2,63. Это соответствует тому факту, что с боль­ шей вероятностью можно гарантировать нахождение истинного среднего лишь в большем интервале, а также тому факту, что вероятность равенства среднего ариф­ метического и математического ожидания равна нулю /вероятность появления любого конкретного значения непрерывно распределенной случайной величины есть нуль/.