Файл: Кадыров, Х. К. Синтез математических моделей биологических и медицинских систем.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 72

Скачиваний: 0

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

где %(t), т]і (t), т|2 (f) — соответствующие случайные функции, описывающие эпидемию и факторы окружающей среды (случайные функции здесь характеризуют математические ожидания); ац (і =

= 1 , 3 , / = 1,3) — неизвестные коэффициенты, требующие опреде­ ления по результатам наблюдений случайных функций.

Система (7.4) интегрируется при начальных условиях

X ( t ) |і=/. =

%о,

X (0 I

=

Х0,

тн (/) |/=£„ =

і4оі,

Лі (t) |,=,„ =

1101,

Т)2 (0 |,=,. =

ТІ02,

% (0

=

^02-

Определяя все неизвестные коэффициенты (7.4) а2;- = 1, 3; ==1,3) при помощи метода, изложенного в гл. 4, получим

аІІ)В = ba)

(I = ТТЗ),

 

'о/,"

 

^ll

^12

^13

 

 

II

fl/,

t o II

b21

b2ü

b23

II

 

 

_ ^31

^32

^33_

 

Отсюда находим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

аи) = BrWK

 

 

 

Результаты вычисления

следующие:

 

 

 

 

464157,50

6134,00

2249,30'

 

 

В =

6134,00

8,82

 

36,17

,

 

 

2249,30

36,17

 

25,28.

 

0,00000

0,00015

— 0,00005'

В~1= 0,00015

— 0,01331

0,00534

0,00005

0,00534

— 0,00424.

'b i'

bu

.bl,.

a i i

0,00000

 

0,00015

0,00005'

 

— 70234,20"

« 1 2

 

0,00015

0,01331

 

0,00534

 

389,90

. “ и .

 

 

— 0,00005

 

0,00534

— 0,00425.

L

653,60_

a 21

 

'

0,00000

 

0,00015

— 0,00005'

г

— 922,90'

a 22

3 =

 

0,00015

0,01331

 

0,00534

 

— 46,50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- f l 2 3 _

 

. — 0,00005

 

0,00534

0,00425.

L

87,40.

a s i

 

'

0,00000

 

0,00015

0,00005'

-

73,10"

ö 3 2

=

 

0,00015

0,01331

 

0,00534

 

— 3,96

- ß 3 3 _

 

_— 0,00005

 

0,00534

— 0,00425.

 

— 1,76

12 4-828

177


Умножив матрицы на векторы, получим все неизвестные коэффициенты:

ап =

0,02581,

а12=

— 12,34125,

%з =

4,20090,

ß21 =

— 0,01034,

а22 =

0,94720,

а2з =

— 0,57274,

ßgj =

— 0,00068,

а32 =

0,07307,

й33 =

— 0,01734 .

Подставляя все

найденные значения

коэффициентов в систему

уравнений (7.4), находим

 

 

 

 

 

 

dt = 0,02581 (xO — 12,34125% (7) — 4,20090% (7),

4%dt

= — 0,01034% (0 +

0,9422% (7) — 0,57274% (7),

4% ( )

= _

0,00068% (0 +

0,07307t]! (7) +

0,01734% (0.

dt

 

 

 

 

 

Приведя

эту

систему к од­

 

 

 

 

ному уравнению третьего по­

 

 

 

 

рядка, получим характеристи­

 

 

 

 

ческое

уравнение

 

 

 

 

 

Я3+ 0.99Ä,® — 0.265Л, — 0,008 =0.

 

 

 

 

 

Решая это уравнение мето­

 

 

 

 

дом, изложенным

в гл. 4, на­

 

 

 

 

ходим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я,! =

— 1,224,

 

 

 

 

 

Х2 =

0,117 +

0,0927,

 

 

 

 

 

К3 =

0,117 — 0,092г.

 

 

 

 

 

Итак, общее решение системы

 

 

 

 

(7.4) относительно функции %,(7),

 

 

 

4Годы

 

 

 

 

 

Рис. 7. Наблюдаемые (1) и расчетные (2)

описывающей ход эпидемическо-

го процесса, можно записать в

значения хода эпидемии.

 

виде

 

 

 

 

%і(7) = С.гГ1’224' + і л т {С2cos 0,0927 +

С3 sin 0,0927).

И, наконец, используя начальные условия, определяем произ­

вольные постоянные интегрирования Сг, С2,

С3 и находим решение

системы (7.4) относительно функции эпидемии X (7):

 

Xj(0 =

2543,567е-1’224' +

 

1155,134 cos 0,0927 +

 

 

+

7472,537 sin 0,0927).

 

 

 

Значения

%г (7)

для

различных 7 приведены на рис. 7. Видно,

что результаты теоретического подсчета достаточно хорошо согла­ суются с результатами наблюдений.

178


2.Моделирование женской стопы

Впоследнее время в научно-исследовательских работах в области антропологии выводы и заключения делаются на основе ре­ зультатов статистической обработки данных. При помощи основных вариационных показателей делаются заключения о существенных различиях между возрастными группами и антропологическими

признаками людей, живущих в различных географических районах

СССР. В связи с этим важное значение имеет изучение и установле­ ние закономерностей, связывающих между собой признаки стопы. Такие закономерности могут использоваться при разработке формы

иразмеров обуви массового производства.

Вработах многих исследователей определяются типичные признаки стопы и корреляционная связь между различными при­

знаками. Кроме того,

для построения внутренних

размеров и фор­

мы

обуви находятся

уравнения регрессии с одним переменным.

На

основании этого

получены закономерности,

положенные в

основу рекомендаций по массовому выпуску обуви. Исследователям, однако, известно, что на изменение отдельных

признаков стопы влияет не один какой-либо признак, а несколько, т. е. при изменении некоторых признаков изменяются и другие признаки. Следовательно, найденная связь по парной регрессии не дает возможности сделать вывод о существовании закономерно­ стей, которым подчинено изменение размеров по отдельным призна­ кам стопы, она фиксирует факт существования связей между от­ дельными признаками и выражает их в виде уравнений. Для по­ строения колодок обуви этого еще не достаточно. Если строить серию обуви по изменениям только двух признаков, то остальные, быть может существенные, признаки остаются без взаимосвязи. Следовательно, необходимо построить формы и размеры обуви с учетом наибольшего числа существенных признаков.

Решение изложенной выше задачи требует глубокого обследова­ ния населения. Сотрудниками Узбекского научно-исследователь­ ского института травматологии и ортопедии проведено обследование стоп 5868 женщин-хлопкоробов и для получения сравнительных данных—■стоп 1196 женщин-текстильщиц. В обоих группах обсле­ дование проводилось с применением методик и аппаратуры, рекомен­ дованных отделом стопы и рациональной обуви ЦИТО. При по­ мощи методов, изложенных в гл. 3, мы провели анализ результатов обследования женской стопы.

Ввод исходных данных в ЭЦВМ. Вследствие того, что информа­ ционный массив очень велик, воспользуемся комбинированным методом. Вначале рассмотрим, какую часть данного материала будет охватывать наш метод обработки. Выше показано, что для ввода исходного материала в МОЗУ ЭЦВМ были использованы три разно­ разрядных восьмеричных кода. Данным анкетной части присво­ или одноразрядный код, возрастным группам — двухразрядный,

12

179


числовым данным — трехразрядный. Далее для каждого кода при­ меним наш метод. Одноразрядный восьмеричный код был присвоен данным анкетной части всего по 19 признакам. Итак, в одну ячейку можно разместить (/гкод = 1)

к

 

45

15

3k код J

3 • 1

 

 

признаков. Следовательно, для 19 признаков анкетной части меди­

цинской карты требуется

 

 

 

п

19 = 1

4

(7.5)

а

15

15

 

_ З^код

min

 

 

ячеек. Для всех медицинских

карт (всего их 7064) необходимо

N2= т2 ■7064 = 8947

 

 

ячеек. Это означает, что если бы обрабатывали только анкетную часть без возрастных признаков,то вместо 134 216 воспользовались

к

т

 

 

бы лишь N2 =

8947 ячейками.

гра­

12

 

в

Проиллюстрируем

сказанное

 

 

фически. Для

этого

равенство

(7.5)

 

А

 

Г

перепишем в виде

 

 

ß

 

 

'

п '

п '

 

 

 

 

1

т2=

 

U

 

 

 

л

L

 

3k„

 

 

4

 

//

 

или с использованием обозначений

 

 

 

 

 

4

В

12 НК0з

 

k = - K - ,

 

 

тогда

 

 

 

Рис. 8. Область применимости

 

 

 

комбинированного

метода.

k =

3k„

min

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для нашего статистического материала /г может изменяться в преде­ лах I •< k <С 1,5. На рис. 8 изображена графическая зависимость k от переменного &код (AFBCD означает область применимости ме­ тода для анкетных данных, кроме признака возраста).

Двухразрядный код был присвоен данным из анкетной части только возрастной группе. По указанной методике в одну ячейку можно разместить (£код = 2)

45

3 • 2 min = 7

кодовых чисел. А для 7064 анкетных данных медицинской карты необходимо

N2 = 7064 = 1009-^-: 1010

ячеек. Областью применимости данного метода для ввода призна­ ков возраста является область FBCE.

180


Трехразрядный код был присвоен числовым данным медицин­ ских карт. Следовательно, для записи их в одну ячейку ЭЦВМ мож­ но ввести

45

' 45

3 • 3 min

9

числовых данных в кодовом обозначении. Всего для 7064 анкет

медицинских карт

необходимо

 

 

 

N2

7064-23

162 472

оосес

 

= ------2----- =

— g—

= 32 555

ячеек. На рис.

8 область BCL означает область применимости дан­

ного метода.

результаты, полученные

при исследовании слу­

Рассмотрим

чайных величин, описывающих некоторые измерения женской сто­ пы. В качестве случайных величин примем 23 различных измерения стопы для различных возрастных групп, а также подробно проана­ лизируем этот показатель для следующих возрастных групп: 25—29 лет, 40—44 лет, 70 лет и выше. Для возрастной группы 25—29 лет объем выборки больше (п = 808), чем для возрастных групп 40—44 лет и 70 лет и выше. Поэтому значение параметра нормального закона распределения в первой возрастной группе ближе к истинному значению нормального закона, чем во второй и третьей группах.

Величины асимметрии и эксцесса в первой возрастной группе очень незначительны (кроме 30, 36, 40 признаков) и составляют значение меньше 0,1. Эти показатели еще не определяют точного различия между теоретическими и эмпирическими кривыми. Поэто­ му были исследованы численные значения и вероятность согла­ сованности эмпирического закона распределения этих случайных величин с законом нормального распределения. Численные значе­ ния вероятности согласованности по всем признакам стопы близки к единице (р = 0,9) г. При помощи описанного алгоритма определе­ ны коэффициенты корреляции со стандартными ошибками и пока­ зателями достоверности, значения силы корреляции, параметры па­ рных уравнений регрессии со стандартными ошибками и их досто­ верностями. С целью уточнения зависимости между сегментами стопы нами вычислены параметры для 23 различных сегментов по всем возрастным группам. Таким образом, количество результатов по 12 возрастным группам следующее:

 

N =-■3 -

12С|з +

4 • 12CL

где

3 - 12СІз— количество

значений

коэффициентов корреляции

со стандартными ошибками

и показателями

достоверности; 4 х

X

12СІз — параметры уравнений парной регрессии со стандартными

ошибками; С\з — количество значений силы корреляции.

 

1 Вследствие большого объема материалов

анализа

генеральных совокупнос­

тей

по всем сегментам стопы и возрастным группам мы не имеем возможности при­

вести его полностью.

 

 

 

181