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
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 ~Ъ |
(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) = а0• 1 + 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 -Ь 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