Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебное пособие.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
1.91 Mб
Скачать

Анализ полученного решения:

1. Анализируя график можно получить информацию о том, какие ресурсные ограничения являются существенными, а какие таковыми не являются. В нашем случае ограничение

x1 + 2x2 10

находится вне области допустимых решений, значит, является несущественным и при дальнейших исследованиях его можно не учитывать. Остальные ограничения существенны.

2. В оптимальной точке неравенства переходят в точные равенства, следовательно, соответствующие им ресурсы используются полностью (такие ресурсы называются лимитирующими).

3. Подставляя оптимальные значения параметров в оставшиеся ограничения, получим возможность видеть, что одна единица оборудования C и три – оборудования B свободны и можно распорядиться ими по своему усмотрению.

3.15. Обработка экспериментальных данных

Пусть в результате эксперимента получена таблица, в которой - значения независимой переменной, - значения исследуемой функции.

X:

x1

x2

xi

...

xn

Y:

y1

y2

yi

...

yn

Поскольку измерения ведутся с той или иной погрешностью, точки (xi, yi) не укладываются на гладкую кривую даже если искомая зависимость Y(X) является гладкой. В общем случае, между этими точками можно провести бесчисленное множество различных гладких кривых, однако, если задать дополнительные условия, то можно получить единственную кривую. Чаще всего условия задаются в виде требования расположения кривой среди точек таким образом, чтобы сумма квадратов отклонений этой кривой от экспериментальных данных была наименьшей. Построение такой кривой и определение алгебраической формулы выражаемой ею функции называется аппроксимацией экспериментальных данных по методу наименьших квадратов.

Предполагаемую функциональную зависимость назовём эмпирической и обозначим через F(x) . Как уже указано, её аналитическое выражение подбирается так, чтобы величина

(60)

была наименьшей.

Решение поставленной задачи осуществим в два этапа. На первом этапе подберём подходящую эмпирическую формулу и запишем её в общем виде через неизвестные параметры a, b и т.д. На втором этапе определим численные значения этих параметров.

Подбор эмпирической формулы начинается с построения графика по результатам проведённого эксперимента. На график наносятся экспериментально найденные точки (xi, yi). Затем по виду набора точек, путём сравнения его с графиками известных зависимостей таких, как:

1. y = a + bx - линейная функция

2. y = abx - показательная функция

3. y = a + bln x - логарифмическая функция

4. y = axb - степенная функция

5. y = a +b/x - гиперболическая функция

6. y = aebx - экспоненциальная функция

7. y = ax + bx +c - полином второй степени

- выбирается общий вид эмпирической формулы.

Процесс нахождения параметров эмпирических зависимостей продемонстрируем на примере линейной зависимости

Y = A + BX . (61)

Отклонения этой функции от экспериментальных значений yi в каждом узле xi равны

Ei = yi - A – Bxi.. (62)

Из квадратов отклонений составим функционал

. (63)

Выберем неизвестные A и B такими, при которых этот функционал принимает наименьшее значение. Необходимые условия минимума функционала S:

(64)

Полученная система содержит два уравнения и две неизвестные величины A и B. Для решения приведём систему к виду:

(65)

Решив её (с использованием правила Крамера), найдем:

,

(66)

.

Параметры в других зависимостях могут быть найдены аналогичным путём. Однако гораздо проще сначала привести зависимость к линейной, а затем воспользоваться только что выведенными формулами.

Продемонстрируем этот процесс на примере зависимости y = axb.

Прологарифмировав, получим ln y = ln a + bln x. Обозначив:

B = b; Y = ln y; A = ln a; X = ln x,

получим

Y = A + BX .

С учетом этих обозначений формулы для расчёта коэффициентов A и B примут вид:

,

(67)

.

Возвращаясь к первоначальным переменным, будем иметь: b = B, a = eA. Определив значение a, и, подставив a и b в исходную формулу, получим её конкретный вид. Значение А отдельно можно было и не вычислять, а сразу воспользоваться формулой

. (68)

Для выбора из нескольких аппроксимационных зависимостей лучшей нужно определить их параметры; затем для каждой зависимости вычисляется величина:

, (69)

где - экспериментальные значения (исходные данные в таблице);

- значения, рассчитанные с помощью той или иной аппроксимационной функции;

n - число экспериментальных точек;

m – количество параметров в формуле.

Величина называется выборочной дисперсией или критерием Гаусса. Согласно принципу оценки по критерию Гаусса наилучшей функциональной зависимостью будет та, при которой величина минимальна.