Файл: Пивоваров, С. Э. Моделирование процессов прогнозирования в приборостроении.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 77

Скачиваний: 0

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

торого заключается в том, что ставится задача определения зави­ симости вида

Y = F(x1, х2........

хм).

При этом функция F (модель Брандона) является произведе­ нием некоторых функций отдельных факторов:

Y = kh (Jfi) /s (хг) ...?м(хм)>

причем каждая из (х,) принимается для упрощения расчетов линейной

fi(xt) = ai + bixl.

Таким образом, задача сводится к определению. коэффициен­

тов ah bi и k (i = 1, М). Исходными данными для расчета служит таблица наблюдений, как и в методе наименьших квадратов.

В начале расчета строим график зависимости Y от хх. На гра­ фике получим корреляционное поле точек, из которых методом наименьших квадратов или методом средних определяется наиболее вероятная линия регрессии

fi(x1) = a 1+ b1xl

и находятся коэффициенты ах и bt. После этого рассчитывается зна­ чение нового приведенного фактора

Ух ~ ^

~

kf% (х%) ■• -fм (хм)

и строится график зависимости

от х2, по которому определяется

уравнение линии регрессии / 2 (х2). Далее рассчитывается значение следующего приведенного фактора

v -

Ух

У г

к ( ч )

Такой расчет продолжается до тех пор, пока не будут опре­ делены все функции fi (xi) и коэффициент к.

Недостатками модели Брандона являются трудность определе­ ния остаточной дисперсии погрешности оценки степени значимости факторов с помощью функции

Y = F(xlt х2 ... , хм)

и, как следствие, невозможность проведения отбора значимых фак­ торов.

Отбор факторов может быть проведен с помощью коэффициен­ тов корреляции. Для этого рассмотрим влияние факторов друг на

друга, рассчитывая коэффициенты парной корреляции (между любой парой из них) по формуле

 

 

Гщх! =

X t X j X i X j

 

 

а ,

а_

 

 

 

xi

xj

 

N

 

 

 

где Xi =

У xW

_ среднее

значение факторов хг;

к= 1

N

1 V (*) по — среднее значение произведения пары фак-

X#J = -N

2 i Xl х‘

торов W

 

 

 

Л'= 1

 

 

 

 

[xf0]2— (х,)2— дисперсия случайной величины хг.

Коэффициент парной корреляции гх.х.

характеризует тесноту

связи между факторами х,- и Ху, причем 0

| гх,х.| sg 1.

Чем |тх.х/|

ближе к 1,

тем теснее связь между х( и Ху,

при этом,

если гх/х/ =

± 1, между xt и Xj предполагается прямая функциональная зави­ симость. Наличие такой тесной связи между двумя факторами ука­ зывает на их полную взаимную зависимость, т. е. один из них нужно исключить из исследуемого набора факторов, но какой именно — определяется при последующем логико-априорном анализе специа­ листами.

Далее исследуем влияние каждого фактора на выходную функ­ цию, для чего определяем коэффициенты парной корреляции по формуле

 

 

 

_

Yxj-Yxi

 

 

 

Т Yx.

 

 

N

 

 

 

где У

к=1

 

— среднее значение выходной функции;

 

 

 

 

77,-12к = 1

Ymx^

— среднее значение произведения выход­

ной

функции и влияющего фактора;

 

 

 

 

 

N

 

— дисперсия случайной величины

ау =

1

V [К(к>]2 — (F)2

 

VN

КId= 1

 

выходной функции.

 

 

 

Если Туч близко или равно 0, то корреляционная связь между

У и xt слаба, т. е. такие факторы надо исключать из дальнейшего анализа.

Однако коэффициент корреляции rYx, не может являться надеж­ ной характеристикой тесноты связи между величинами У и Х(, если


нет совместного нормального распределения этих величин. Если совместное распределение не является нормальным, то из равен­ ства Гуч = 0 ещё не следует стохастической независимости перемен­

ных Y и xt. Поскольку коэффициент гУх{ является линейным коэф­ фициентом корреляции, это означает, что при rYxi = 0 отсутствует

линейная корреляционная связь, но при этом может существовать нелинейная корреляционная связь. При наличии же нелинейной корреляционной связи гУщ даёт лишь ориентировочное представле­

ние о её тесноте. В то же время гУч позволяет характеризовать сте­

пень приближения корреляционной зависимости к функциональ­ ной, прямолинейной зависимости. Кроме того, за счет влияния не­ учтенных факторов может возникнуть ложная корреляция и даже при | гп ^. | = 1 нельзя окончательно считать, что xt и Xj — зависимые

величины. Поэтому при последующем логико-априорном анализе особое внимание следует обратить на те факторы, для которых rxl%j

близки к 1, а Гуч — к 0. Отбрасывать эти факторы можно лишь после

тщательного анализа их связей.

Далее необходимо исследовать метод отбора значимых факторов (существенно влияющих на выходную функцию) и построения ста­ тистической модели зависимости от них в специфических условиях прогнозирования экономического развития отрасли, учитывая, что помимо переменных величин заданных факторов на значение вы­ ходной функции оказывает влияние большое количество не поддаю­ щихся учету случайных факторов. Это случайное влияние необхо­ димо фиксировать в математической модели в качестве некоторой нормально распределенной случайной величины со средним b и дисперсией а2. "Нормальность распределения обосновывается зако­ ном больших чисел. Учет случайной компоненты в математической модели определяется самой природой исследуемых экономических

процессов.

 

функция

описывается выражением:

Исследуемая выходная

 

Y = + 2

a‘xi ~Ь 2

.S

aijxixj

(3.4.1),

 

i = 1

1=1 / —1

 

 

где *i, х2,

..., хп — переменные факторы, определяющие

значение

а0,

выходной функции

Y;

 

ач — численные значения

коэффициентов;

 

 

Д —нормально распределенная по закону

 

 

Р{-Х)

aVto

С

2а‘

(3.4.2)

случайная величина со средним b и дисперсией о2. Значение b можно без ограничения общности выражения (3.4.1) прибавить к величине коэффициента а0 и тем самым свести пара­ метры А к (0, о2). Среднее значение Д будем считать равным нулю.

57


Пусть имеется таблица наблюдений значений исследуемой вы­ ходной функции:

(3.4.3)

y ( N ) x ( N ) ' Д.(М )> _ _ _ ^ X ( N )

Пусть число значений исследуемой выходной функции будет больше числа факторов, влияющих на неё, т. е. N > п. Индекс снизу означает номер параметра, а индекс сверху — номер года исследуемого периода. Необходимо получить приближение мате­

матического описания зависимости У от факторов xt (i = 1, п). Коэффициенты а0, а;, а,-у и значение а2неизвестны и подлежат оценке.

Запишем значения Y в следующем виде:

пп п

У(1) = а0 - 1+ 2 о м 1 +2 2 aijx‘i"x'i' + Лъ

пп п

у<ло = flo • 1 + 2 а,л:\N) + 2 2 al]Xf ^ + Л„.

Обозначим:

Тогда предыдущие уравнения примут вид:

П2

У(1) = а01 + 2 aiX? + 2 Ькгк'" + дь

 

 

П

2

+Ajy.

 

У(Л/) = й0•1+2 aix\N) + 2

Введем обозначения:

 

_

_

единичный N-мерный

вектор — 1;

вектор

N наблюдений

значений

У — К;

вектор

N наблюдений значений

х<(/=ТГ~п) —*г;

58

Значения случайной величины А могут быть обозначены Димер­ ным вектором А.

Окончательно получим записанное в векторной форме выраже­ ние:

п*+ п

 

 

 

п

 

 

2

 

 

 

 

 

 

У = «0 1 + 2

a-iX-i + 2

 

+ А.

 

 

(3-4-4)

 

 

 

г=1

 

 

к- 1

 

 

 

 

Обозначим через

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

йо

 

 

при

/ =

();

 

 

 

 

с ,=

а/ (t = 1, п)

при

1 = \ , П;

 

 

 

 

 

!

 

п2-\-п\

 

 

 

 

 

, /л 2+ л\

 

Ьк [к ==1,

2 )

при

/ =

П-\- 1 "+(

I

)•

 

 

 

1 = 0,

»+№)'

 

 

 

 

 

 

п

при

/ =

0 ;

 

 

 

 

 

 

 

н

Xi

при

/ =

1,

 

 

^/г2+ л \

 

 

 

ZK

при

/ = п + 1,

« +

 

 

 

2

) ’

 

 

 

 

/ = 0 , л + (- 2+ я )■

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У= с , . т +

 

2

 

< А + £

 

 

(3.4.5)

Обозначим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получим

3п + п‘

3п + п»

 

У = Со+ 2

Cfli ) 1 2 Ciyl + A,

(3.4.6)

/*= 1

г- i

 

где уг представляет собой A-мерный вектор, полученный вычитанием из всех значений координат вектора уг величины уг, т. е.

7г = Уг —УгЛ

(Т, у/) = 0 для всех

59



Вектор Т ортогонален всем векторам у). Ортогонализуем систему векторов {у'/}, для чего заменим систему {у'/} новой системой Димер­ ных векторов {£/}, ортогональных друг другу.

Векторы

^/=1,

получаются путем линейного преоб­

разования V векторов у';

 

 

 

 

 

;i.

^2> •••>

£ зп+ n*j

V'^yi, у-2,

ysnj-nij.

 

 

 

 

3л + л2

 

—v

 

Предполагается,

что все — ^—

векторов у/ линейно незави­

симы.

заданы 3я+ л 2

 

 

 

 

 

Если

векторов

уь

у2, . . . . уз„4. , то их

можно

заменить

системой

ортогональных

векторов

| lt | 2.........|з п +пч

определенных

соотношениями f 1 = yj:

 

 

 

 

Г

 

V % ’

?

( />

1).

(3.4.7)

После ортогонализации и замены векторов (у)) на векторы |7уравне­ ние (3.4.6) принимает вид:

3п

пг

 

у = с ; Л + 2

С & + А.

(3 .4 .8)

1= 1

 

Здесь C'i ( / = 1 , —^ — J — новая

система коэффициентов,

полу­

ченных с помощью линейной комбинации коэффициентов С/ при за­

мене

векторов yj на

 

 

 

 

 

Векторы ft

ортогональны друг другу,

и все £ ортогональны век­

тору

1.

Действительно,

 

 

 

 

 

 

О*.

=

a iV i+ -.- 4~ к зд+ п>Узп + п*j = 0.

 

где at

(l = 1,

3/1+ л2

— коэффициенты ортогонализации,

 

так

как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Т, у ;) = 0

для

1

 

 

Обозначим

вектор

1 символом | 0. Получим

 

 

 

 

 

 

Зп+ п‘

 

 

 

 

 

 

 

Y =

2

С}1 +

Д.

(3.4.9)

 

 

 

 

 

г = о

 

 

 

60