Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Рыжов, П. А. Математическая статистика в горном деле учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
32
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
7.54 Mб
Скачать

Разница дисперсий оу2 —оу2 может рассматриваться как вариация по линии связи (по линии регрессии);

Sy

=

0,0225 - 0,0043 = 0,0182.

 

Эта разница

равна

дисперсии

величии у', оцененных

по линии связи,

и

представляет долю вариации

У, обу­

словленную влиянием X, согласно установленному

прямо­

линейному отношению зависимости.

 

 

Отношение S^2

к оѵ2

определяет долю

вариации У,

обусловленную влиянием X,

 

 

 

Sy2/Sy=

 

0,0182/0,0225 =

0,81 =

dv/x.

 

Корень квадратный из этой величины определит зна­ чение коэффициента корреляции

г = у Щ = 0,90.

Стандартная ошибка в определении ги:х составит

аг =

1 _ Г 2

і _ о , 8 1

0,19

;— =

: — = — = 0,04.

 

Уп

у 18

 

4,25

Следовательно, г ,,Л-. = 0,90±0,04.

 

Мадежность коэффициента

корреляции

= И - У "=

° ' 9 У ^

^0,9-4,25 = 2 о

^ 1 - "

1 - г2 ~~ 1-0,81

 

0,19

т. е. значение коэффициента корреляции определено на­ дежно.

Стандартная ошибка, допускаемая при пользовании уравнением связи для вычисления значения объемного ве­ са углей по их зольности, составит

оу = а у у і — г2 = 0,15 0,19 = 0,15-0,44 « 0,07. (6.16) Итак, У = 1,22 + 0,014 Х±0,07. .

§ 4. ПАРАБОЛИЧЕСКАЯ И СТЕПЕННАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ

При рассмотрении криволинейной связи воспользуем­ ся данными таблицы, приведенной на рис. 43. Построени­ ем изосечений поверхности распределения частот тух и ее главной линии перегиба (см. рис. 43) иногда определя-

— 171 —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 53^

 

с

- 4

—3

2

—1

0

 

 

1

2

3

4

о

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'"у

 

Y,

см'.смену

50

70

90

п о

130

150

170

190

210

230

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8)

 

 

 

 

 

 

1

 

 

42

 

 

 

 

 

(4)

 

 

(4)

 

1

іб

4

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

1

 

і 4

 

 

 

 

(3)

 

 

 

(6)

 

(9)

 

 

 

 

3

38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

3

 

 

8

24

2

 

 

 

(4)

(12)

 

(6)

 

(14)

(8)

 

(2)

 

 

 

34

 

 

2

6

3

 

7

 

4

 

1

 

23

46

 

 

 

(1)

(3)

(16)

 

(8)

 

 

(3)

(2)

(1)

 

 

 

1

30

 

1

3

16

8

 

 

 

3

2

1

 

43 !

43'

0

26

 

(0)

(0)

(0)

5 ( 0 )

 

(0)

з < 0 )

з ( 0 )

(0)

(0)

 

0

 

3

10

18

7

 

2

3

54

 

 

 

(-11)

( - 8 )

<. (-13)

( - 8 )

 

( - 7 )

 

( - 3 )

( - 1 )

( - 1 )

 

 

— 1

22

( - 6 )

11

8

13

8

 

7

 

 

3

1

1

52

—52-

—2

18

(-24)

 

(-18)

з ( - 6

)

 

 

( - 2 )

 

( - 2 )

 

29

—58

3

12

 

9

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

( - 6 )

(-27)

( - 6 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—3

14

2

9

2

1 63

J 29

1 33

111 1 11

 

 

13

- 3 9

 

Итого тх\

5 1

36

27

7

1 4

1 226

—20'

 

—20

— 108

- 5 4

—63

0

33

22

33

28

20

VC„; = _109

¥тх

80

324

108

63

0

33

44

99

112

100

ÏÇ2m=963

Ѵтл

—320

—972

—216

- 6 3

0

33

88

297

448

500

v^3 m = _ 205

Ѵтх

1280

2916

432

63

0

33

176

891

1792

2500

1 ? 4 / л = 10083

2туи

— 12

—61

—1

0

8

26

9

8

4

— 1

^2цт=—

20

 

48

183

2

0

0

26

18

24

16

—5

£ ï ï m T ] = 3 l 2

 

—192

—549

—4

0

0

26

36

72

64

—25

^-1тц=-—

572

 

82

692

698

1638

786

962

322

318

198

100

 

 

- Ъту

16,40

19,22

25,85

26,00

27,10

29,15

29,27

28,91

28,28

25,00

 

 

у—2т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ют форму и -вид корреляции между двумя признаками. Ыа рис. 43 линия перегиба представлена параболой. Этот

вид связи затем получил подтверждение на рис. 47.

Из рисунков 43 H 47 видно, что корреляция

между ис­

следуемыми

признаками описывается

уравнением пара­

болы второго

порядка

(6.3).

 

 

 

Для

определения

параметров

уравнения

параболы,

индексов

корреляции и детерминации, а также для опре­

деления коэффициента

корреляции

и

коэффициента де­

терминации, необходимы некоторые вычисления, кото­

рые производят обычно на корреляционной

решетке, до­

полняя ее H справа

н снизу рядом

колонок

и строк (см.

табл. 53).

 

 

 

 

MJM.ec, hx = 2Q м/мес,

Су =

В табл. 53 принято: С ѵ = 1 3 0

= 26 см/смену,

Ііу = 4 см/смену.

 

 

 

 

 

 

ХІ

Сх

УІ

Су

 

 

 

 

;

=

ь,

:

= Л-

 

 

 

 

h x

 

 

hy

 

 

 

Предварительно находят уравнение параболы в коор­

динатах I и и:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ ^ a '

+ b'l

+

c'g.

(6.17)

Параметры

этого уравнения

находят по способу

наи­

меньших квадратов, решая систему уравнений

 

 

2 цт = а'• а +

6' 2 Im + с' 2 1"т,

 

2і-Ц-'п

= а' 2 | m + ö'2s2 'n +c ' 2 ^ С6 -1 8 )

2 І2 - г, • m = а' 2 l2m + 6' 2 £3'» +с ' 2 Ѵт-

Подставляя в эту систему данные из табл. 53, имеем:

— 20 =

226а' -

1096' + 963с',

 

312 = — 109а' +

9636' — 205с',

(а)

— 572 =

963а' — 2056' — 10083с'.

 

Разделим каждое из уравнений на коэффициенты при а':

- 0,0885

= а' — 0,48236' +

4,211с',

 

2,8624

=

- а' + 8,83496" - 1,8807с',

(б)

— 0,5940 =

а' - 0,21296' +

10,4704с'.

 

— 174 —

Из третьего уравнения системы (б) вычитаем второе (предварительно изменив в нем все знаки), из второго (с измененными знаками) вычитаем первое, в результате имеем

2,2684 = 8,62206' + 8,5897с',

2,7739 = 7,35266' + 2,3803с'.

(в)

В системе (в) в каждом уравнении все члены

делят

па коэффициенты при Ъ' и из первого уравнения

вычита­

ют второе:

 

 

_0,2631 =

6'+0,9963с'

 

0,3321 =

&' +0,2850с'

(г)

- 0 , 0 6 9 0 = 0 , 7 1 1 3 с ' ,

откуда

с', = 0,06900,7113== — 0,097.

Полученное значение с' подставляют во второе из уравнений системы (г) и находят значение Ь'\

Ь' = 0,3321 + 0,2850-0,097 = 0,3321 + 0,0276 = 0,3597.

Значения Ь' и с' подставляют в первое из уравнений системы (б) и определяют значение а':

а' = — 0,0885 + 0,4823 • 0,3597 + 4,2611- 0,0970 = 0,4984. Следовательно, уравнение параболы в системе '£ и ті

имеет вид

т Г = 0,4984 + 0,3597g - 0,0970g2. ч

(6.17)

Производя в уравнении (6.17) замену переменных, на­ ходят искомое уравнение параболической регрессии:

у - 2 6

=

IX

130 \

-

4

0,4983 + 0,397

20

i

 

ѵ

 

 

 

I X— 130 \ 2

 

 

 

- 0,0970 ( —20— ) ,

 

 

 

£/ =

2,2 + 0,32Х— 0.001Х2.

 

(6.18)

Определение параметров параболической регрессии с помощью матриц по формуле Крамера. Параметры урав­ нения (6.17) можно определить с помощью матриц. Для этого вычисляют четыре определителя:

- 175 -

а) определитель системы — определитель матриц, со­ стоящий из коэффициентов при корнях системы и б) три определителя, получаемых последовательной заменой ко­ эффициентов при первом, втором и третьем корнях сво­ бодными членами системы.

Для системы уравнений

апХі + аі2 Л'2 + al3X3

— с ь

 

 

« з А

+

О22Х2 +

0.03X3 =

Со,

(А)

азіХі

+

fi32/Y2 +

0.33X3

=

с3

 

 

определитель имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а и

 

"13

 

 

(В)

 

 

Д

= an

 

а

 

 

 

 

 

ь зі

 

 

 

 

Дополнительные

определители

таковы:

 

 

<*1

« 1 2

« 1 3

 

 

«п

 

<~1

« 1 3

Со

« 2 2

« 2 3 ;

Д 2

« 2 !

 

Со

 

Сз

« 3 2

« 3 3

 

 

« 3 1

 

а з г

 

 

 

«и

&| 2

С1

 

 

(С)

 

 

Аз

= « 2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

« 3 1

#32

 

 

 

 

Определитель системы в общем виде

 

 

« I 1

 

 

 

 

 

• A / n + ( - l ) 2 + 1 « 2 1 X

4 22

 

 

 

 

 

"31 г 32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х ж2 1 +(-і)3 + І .а з і 3 1 .

 

(Д)

В последнем

выражении

1 + 1,2+1,3+ 1 — показате­

ли степени коэффициента (—1), равные

сумме строки и

столбца соответствующего элемента определителя; /Ht j — минор элемента ац, получаемый вычеркиванием из опре­ делителя /-ой строки и у-го столбца.

Таким образом,

L = au

« 22

« 2 3

— « 2 1

« 1 2

« 1 3

+ « 3 1

« 1 2

« 1 3

 

«32

« 3 3

 

« 3 2

« 3 3

 

« 2 2

« 2 3

 

О-И (^22^33 — #32^2з) — ß 2 l ( а 1 2 а 3 3 — Д 3 о Я 1 3 ) - ( -

 

 

 

+ а 31 (а 12Я 23 —

а22аіз)-

 

 

По данным

табл. 53

составляют

определитель

сис­

темы:

 

 

 

 

 

 

 

226

- 109

963

 

 

 

 

- 109

963

- 20 5 =

226 [(963-10083)-

 

963

- 2 0 5

10083

 

 

 

_

( 205) ( - 205)] - ( - 109) [( -

109) • 10 083 -

- ( -

205) 963] + 963 [( - 109) ( -

205) - 963 • 963]

=

=1215 130 304

идополнительные определители:

- 2 0

- 1 0 9

963

Д 1 = = 312

963

- 2 0 5 = - 2 0 [963-10 0 8 3 -

- 5 7 2

205

10 083

•( — 205)( — 205)]—312 [( — 109)-10083-(-205)-963] +

+

( -

572) [( -

109) ( -

205) - 963 • 963] =605 624 832,

 

 

226

-

20

963

 

 

д , =

- 1 0 9

312

- 2 0 5

:226 [312-10 0

8 3 -

 

 

963

-

572

10 083

 

 

- ( -

572) ( - 205)] -

( — 109) [( -

20) • 10 083 - ( -

572) X

X 963] + 963 [( - 20) ( — 205) - 3 1 2 - 963] = 437 141 092,

 

 

226

- 1 0 9

- 2 0

 

 

д 3

=

- 109

963

312 = 226[963 - ( - 572) -

 

 

963

— 205

- 572

 

 

- ( - 2 0 5 ) - 3 1 2 ] - ( - 1 0 9 ) [ ( - 109)(-572) -

( —205)( —20)] + 963[( — 109)-312 —963-( —205)] =

=— 117 887 486.

Коэффициенты параболической регрессии в системе ко­ ординат I , ц определятся делением дополнительных опре-

делителей па определитель системы (формула Крамера):

 

 

А'

605 624 832

 

 

 

а

= Д

=

.215 ,30 304

= ° ' 4 9 8

4

° '

 

А2

437 141092

 

 

 

Ь' = — =

=

0,35975,

 

 

А

1 215 130 304

 

 

 

,

Аз

117 887 486

 

 

 

С = 7 \

=

12,5 130 304 = - ° ' ° 9

7

0 2 -

Следовательно, уравнение в системе |ѵ) имеет вид

ц = 0,498 +

0,360£ -

0,097^.

Заменим переменные:

 

 

 

_ // — 26

 

_ Л ' — 1 3 0

Ч — 4

1 1

S —

go '

тогда получим

Y = 2,2 + 0,324X - 0.00097Х2 ,

или,округляя,

Y = 2,2 + 0,32^-0,00 Ш .

Определение параметров

уравнения

параболической

регрессии с помощью полиномов Чебышева.

Этот метод

применяют в том случае, если степень

параболы

заранее

неизвестна, а

определяется

наряду с

коэффициентами

уравнения по заданной выборке

(X\Yi),

(X2Y2),...,

(XnYn)

и когда все значения Х{ отстоят друг от друга

на величи­

ну hx, а значения Y{ — на величину //у.

 

 

 

уточне­

Уравнение

находят путем

последовательных

ний. Запишем

уравнение параболической

регрессии /г-го

порядка через многочлены Чебышева в общем виде:

Y

= ß0Po(X)

+ ßi • Pi (X) + .. . +

ßf t Ph

(X).

(I)

Коэффициенты

ßi

находят

по

следующим

формулам

(формулы

найдены

способом

наименьших

квадратов):

 

 

 

2 *

 

 

 

 

 

 

 

ро =

п

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ßl = —

 

,

 

 

 

 

178 —

ß 2 =

,

(II),

S

p * (*<)

 

Многочлены Чебышева имеют вид:

 

 

 

 

 

Р0(Х)=

1;

 

 

 

 

 

 

Р1(Х)

= Х

/ і +

1

 

 

 

 

 

2

'

 

 

 

 

 

 

 

 

Р2(Х)

=

Хг-(п+1)Х

 

+ (я + ! ) • ( « +

2)

ѵ

'

 

 

2

 

^

10

 

 

 

 

 

( я + і ) . ( я + 2 ) - ( я + 3)

 

 

 

 

 

 

20

gr t 2 _і_ 21 —I—

 

Рк(Х)

=

Хь — 2{п+

l)X3-\

4

 

J-—J—X*

 

 

 

 

( я + 1 ) - ( 2 я 2 + 7 я + 1 0 )

 

 

 

 

 

 

7

 

л -+-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

( я + 1 ) - ( я + 2 ) - ( я + 3 ) - ( я + 4)

 

 

 

 

80

 

 

Многочлены высшего порядка вычисляют по формуле

р

ш

(X)

=

р, (X) • pk(X)

-

• ^ - і ( X ) - ( n i )

Применим рассматриваемый метод для исследования зависимости производительности проходчика штреков от

скорости их проходки

(данные табл. 53).

X 3Q

н а X' яТ — 16,4 на у'.

Заменим — — —

Результаты, полученные после замены, запишем в гра­

фы 3 и 4 табл. 54.

.

— 179 —

Предварительно

Найдем

корреляцию между X'

и У\

В примере п = 1 0 (количество

строк в табл. 54), следова­

тельно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р,{Х')

=

X' -

 

 

=

Х>-

5,5,

 

 

 

 

Я 2 ( 0 = ( А ' ) 2

-

И Х ' + 22,

 

 

Я 3 ( 0 =

(А")3 — 16,5(Л")2

+ 7 6 , 1 Х - 8 5 , 8 .

 

Подставляя

вместо X'

і=\,

2, 3

 

10, найдем все зна­

чения

Рі(і),

Р2(і)

и /'з(і)

и запишем

их соответственно в

графы 5, 7 и 9. В б, 8 и 10-й графах

записаны соответст­

венно значения: Yi'Pi(i),

Yi'P2(i)

 

и } у Р 3 ( і ) .

 

Знаменатели дробен в формулах

 

бэта-коэффициентов

определим по сокращенной формуле:

 

 

 

2

 

( 6 ! ) 2 - П ( Д 2 - 1 ) ( / 1 * - 4 ) . . . ( « * - Л2) _

 

^

* U

 

 

[ ( 2 f t — l ) ! ] 2 - 2 2 " - ( 2 f c + 1 )

 

 

 

2

^

(0 = -

^ -

^

-

=

82,5,

(IV)

 

,

=

n ( n 2 - l ) - ( n 2 - 4 )

 

=

10^9 _ 4 =

 

^

w

 

 

 

180

 

 

 

 

 

180

 

 

 

2

 

п ( д 2 1) (?і2

4) (/i2 9)

 

2800

10-99-96-91 = 3088,8.

2800 Находим значения ß0 , ßi, P2 и ß 3

V, У

91,18

У'Рі(і)

83,99

P l =

1,018,

7,У'Р2 (0 -204,33

2 р*

180 —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 51-

 

 

X

У

Х ' - 20

і/' = У-1б,40

РІ

y'-Pi

С)

Р-.

(<)

У'-Р;

Р= С)

U'Pz ('')

 

 

 

1

1

3

4

 

5

 

г>

7

8

9

10

п

 

1

50

16,40

1

0

- 4 , 5

 

0

12

0

—25,2000

0

0

 

2

70

19,22

2

2,82

—3,5

—9,8700

 

4

11,2800

8,4000

23,6880

7,9524

 

3

90

25,85

3

9,45

—2,5

—23,6250

—2

—18,9000

21,0000

198,4500

89,3025-

1

4

ПО

26,00

4

9,60

- 1 , 5

— 14,4000

—6

—5 ",6000

18,6000

178,5600

92,1600

1

5

130

27,10

5

10,70

—0,5

—5,3500

—8

—85,6000

7,2000

77,0400

114,4903.

со

150

29,15

6

12,75

 

0,5

6,3750

—8

—102,0000

—7,2000

—91,8000

162,5625

76

 

1

170

29,27

7

12,87

 

1,5

19,3050

—6

—77,2200

—18,6000 —239,3820

165,6369

 

8

190

28,91

8

12,51

 

2,5

31,2750

—2

—25,0200

—21,0000 —262,7100

156,5001

 

9

210

28,28

9

11,88

 

3,5

41,5800

 

4

47,5200

—8,4000

—99,7920

141,1344

 

10

230

25,00

10

8,60

 

4,5

38,7000

12

103,2000

25,2000

216,7200

79,3600

 

 

 

 

 

91,18

 

 

83,99

 

 

—204,33

 

0,7740

1009,09881

 

 

 

 

 

F 1 (0 =

X

л + 1 -

 

=Х- -5,5,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р2

(і) =

(ЛГ')2—ІІЛ"

+22,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рг (/) =

(X'Y—

16,5, (*') 2 +

76,1*' - 85,8 .

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ