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
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 |
~Ь -распределе |
нием Стыодента, а доверительный интервал определяется
как |
_ |
< |
|
|
X ± 'Ь |
• |
/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/.