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:
25
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
7.54 Mб
Скачать

измерений, но в других местах, и если по данным этих измерений построить в изолиниях реализацию случайно­ го поля, то получим новые результаты (рис. 63). Это зна­ чит, что одна реализация случайной функции дает одно значение случайного поля, а другая реализация — другое его значение.

Если же каждую из реализаций обработать с помо­ щью статистического скользящего окна, то обе они дают сходные изображения случайного поля (рис. 64 и 65), т. е. дают среднее значение случайного поля.

 

 

§ 3. КОРРЕЛЯЦИОННАЯ ФУНКЦИЯ

 

 

При

исследовании

случайной

функции

необходимо

установить

наличие или

отсутствие

зависимости

между

случайными

величинами,

соответствующими

различным

значениям неслучайного

параметра.

 

 

U(хі) и

Связь между двумя

случайными

величинами

U (х2),

соответствующими значениями Х\ и х2 неслучай­

ного параметра, выражают корреляционным моментом

kU(xu

х2),

зависящим

от значения

неслучайного

пара­

метра.

 

паре переменных Х{, х2

 

 

 

!

Каждой

соответствует

свое

значение корреляционного момента.

 

 

 

 

Корреляционной

функцией

называют

неслучайную

функцию двух аргументов kU(x\, х2),

которая

при

каж­

дой паре значений хи

х% равна корреляционному момен­

ту соответствующих случайных величин U(xi)

и

U(x2).

Корреляционная функция для определенного значения

неслучайного параметра

при

Хі — х2

равна

дисперсии со­

ответствующей случайной величины:

 

 

 

 

 

kU

(xi, Хг) =

M[U(Xi)

-U(x2)]2

= DU (Xi).

(8.1)

Корреляционный момент двух случайных величин не

зависит от их расположения:

 

 

 

 

 

 

 

kU{xi,Xi)

=

kU(XbXi),

 

 

(8.2)

поэтому корреляционная функция является симметрич­ ной относительно своих аргументов Х\ и х2.

Чаще пользуются нормированной корреляционной функцией

Ги (ХІ, Хг) =

; —

; — - .

(O.à)

 

Ou(xi)au(x2.)J

 

При Хі2 значение ги(х\,

х2) —\\.

 

 

— 243 —

Д л я определения нормированной корреляционной функции задаются рядом равноотстоящих значений аргу­

мента

и для каждого

значения аргумента

вычисляют

/'u(-V'l, х2).

 

ги(х\,

х2)

При

графическом

изображении значений

удобно пользоваться методом изолиний (рис. 66).

Каж­

дой точке с координатами хи х2 соответствует

определен­

ное значение г. Биссектриса прямого угла отвечает значе­

ниям ги(хі=х2)

и иметь отметку 1.

 

 

 

 

 

 

Изолинии

остальных зна­

 

 

чений ги{х\,

х2)

расположе­

 

 

ны

симметрично

относитель­

 

 

но

биссектрисы

 

прямого

 

 

угла.

 

 

 

 

 

 

§ 4.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ХАРАКТЕРИ­

 

 

СТИК С Л У Ч А Й Н О Й

Ф У Н К Ц И И

 

 

 

П О Д А Н Н Ы М ОПЫТА

 

 

Для

надежного

опреде­

Рис.

66

ления

характеристик слу-

чайной

функции

(математи­

 

 

ческого

ожидания,

диспер­

сии и корреляционной функции) необходимо иметь боль­ шое число реализаций случайной функции.

Порядок вычисления характеристик случайной функ­ ции рассмотрим на конкретном примере.

Пример 8.2. На одном из участков никель-кобальтово­ го месторождения, расположенного в коре выветривания, пройдено 32 шурфа по сетке 5Х'5 м.

Рудное тело месторождения, представленное мощной горизонтальной пластообразной залежью, опробовалось в шурфах вертикальными бороздами длиной 1 м.

Определим характер и зависимость изменения содер­ жаний металла с изменением глубины.

По данным разведки и опробования исследуемого участка залежи найдем эмпирические значения матема­ тического ожидания, дисперсии и нормированной корре­ ляционной функции случайной функции, представленной 32 реализациями.

Для уменьшения объема вычислений в примере взя­ ты значения содержания никеля через 2 м.

Исходные данные сведены в табл. 78. На рис. 67 точ-

— 244 —

Камй отмечено содержание никеля при йзйтйй проб на различных расстояниях кровли рудной залежи от поверх­ ности.

При решении задачи ограничимся

пятью сечениями:

Хі = 1 м, Л ' 2 = 3 м, Х з = 5 м, Х4 = 7 ж, x5 = 9 м.

 

 

12

 

 

 

 

0,8

 

 

0,6

 

і

44

г-

•4

 

0,2

 

 

 

О

5

9 Х,М

 

Рис. 67

Вычисленные для каждого сечения значения среднего содержания никеля оказались следующими (см. табл. 78) :

^ = 1 ) = ^

= 0,54%;

21 41

tf(* = 3) = - ^ - = 0,67%;

23,35

U(x = 5) = - ~ = 0,73%;

Щх = 7) =

^=0,78%;

2751

£/(* = 9) = - ^ - = 0,86%'.

Соединив точки, соответствующие вычисленным сред­ ним, получим графическое изображение среднего значе­ ния случайной функции U{х) (рис. 68).

245 —

Т а б л и ц а 78

га

 

 

С о д е р ж а н ие никеля при глубине

шурфа, м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

N1, %

Д1

NI, %

А 3

NI, %

 

N1,

%

A ,

NI, %

A .

Й

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,75

+0,21

0,71

+0,04

0,48

- 0,2 5

0,74

—0,04

0,96

+0,10

2

0,57

+0,03

0,52 —o;i5 0,72 —0,01 0,60 —0,18

0,91

+0,05

3

0,64

+0,10

0,60

—0,07

1,15

+0,42

1,45

+0,67

1,50

+0,64

4

0,53

—0,01

0,76

+0,09

0,66

—0,07

0,97

+0,19

0,96

+0,10

б

0,45

—0,09

0,53

—0,14

0,38

—0,35

0,38

—0,40

0,98

+0,12

6

0,68

+0,14

1,05

+0,38

0,70

—0,03

0,84

+0,06

0,88

+0,02

7

0,10

—0,44

0,33

—0,34

0,21

—0,52

0,62

—0,16

0,45

—0,41

8

0,77

+0,23

0,75

+0,08

0,94

+0,21

0,52

—0,26

0,53

—0,33

9

0,48

—0,06

0,53

—0,14

0,59

—0,14

0,39

—0,39

0,18

- 0,6 8

10

0,78

+0,24

0,63

—0,04

0,57

—0,16

0,69

—0,09

0,58

—0,28

11

0,22

—0,32

0,21

—0,46

0,24

—0,49

0,32

—0,46

0,76

—0,10

12

0,53

—0,01

0,70

+0,03

0,62

—0,11

1,09

+0,31

0,98

+0,12

13

0,63

+0,09

0,64

—0,03

0,53

—0,20

0,78

0,00

0,51

- 0 , 3 5

14

0,32

—0,22

0,46

—0,21

0,51

—0,22

0,22

—0,56

0,50

—0,36

15

0,55

+0,01

0,67

—0,00

0,89

+0,16

0,40

—0,38

0,99

+0,13

16

0,58

+0,04

0,33

- 0,3 4

0,57

—0,16

0,98

+0,20

0,64

—0,22

17

0,30

—0,24

0,31

—0,36

0,48

—0,25

0,80

+0,02

0,96

+0,10

18

0,94

+0,40

0,93

+0,26

0,89

+0,16

1,24

+0,46

1,27

+0,41

19

0,32

—0,22

0,45

—0,22

0,42

—0,31

0,52

—0,26

1,10

+0,24

20

0,46

—0,08

0,67

0,00

1,03

+0,30

0,60

—0,18

1,49

+0,63

21

0,43

—0,11

0,77

+0.10

0,70

—0,03

0,80

+0,02

1,05

+0,19

22

0,30

—0,24

0,32

—0,35

0,96

+0,23

0,80

+0,02

0,54

—0,32

23

0,83

+0,29

0,86

+0,19

0,91

+0,18

0,53

—0,25

0,92

+0,06

24

0,35

—0,19

0,74

+0,07

0,69

—0,04

1,22

+0,44

1,22

+0,36

25

0,28

—0,26

0,50

—0,16

0,80

+0,07

0,59

—0,19

0,85

—0,01

26

0,56

+0,02

0,94

+0,27

0,90

+0,17

1,55

+0,77

0,65

—0,21

27

0,50

—0,04

0,86

+0,19

1,15

+0,42

0,75

—0,03

1,05

+0,19

28

0,65

+0,11

0,65

—0,02

0,65

—0,08

0,76

—0,02

0,58

—0,28

29

0,62

+0,08

0,78

+0,11

0,55

—0,18

0,50

—0,28

0,65

—0,21

30

0,68

+0,14

1,40

+0,73

0,87

+0,14

1,14

+0,36

0,65

—0,21

31

0,78

+0,24

1,01

+0,34

1,25

+0,52

1,25

+0,47

1,22

+0,36

32

0,72

+0,18

0,80

+0,13

1,33

+0,60

0,92

+0,14

1,00

+0,14

 

17,30

 

21,41

 

23,35

 

24,95

 

27,51

 

246 —

 

шурфа

1X3

І Х І

1

0,0441

+0,0084

2

0,0009

—0,0045

3

0,0100

—0,0070

4

0,0001

—0,0009

5

0,0081

+0,0126

6

0,0196

+0,0532

7

0,1936

+0,1496

8

0,0529

+0,0184

9

0,0036

+0,0084

10

0,0576

—0,0096

11

0,1024

+0,1472

12

0,0001

—0,0003

13

0,0081

—0,0027

14

0,0484

+0,0462

15

0,0001

+0,0000

16

0,0016

—0,0136

17

0,0576

+0,0864

Произведение

отклонений по сечениям, ж

 

1X5

1X7

1X9

зхз

—0,0525

—0,0084

+0,0210

0,0016

—0,0003

—0,0054

+0,0015

0,0225

+0,0420

+0,0670

+0,0640

0,0049

+0,0007

—0,0019

—0,0010

0,0081

+0,0315

+0,0360

—0,0108

0,0196

—0,0042

+0,0084

+0,0028

0,1444

+0,2288

+0,0704

+0,1804

0,1156

+0,0483

—0,0598

—0,0759

0,0064

+0,0084

+0,0234

+0,0408

0,0196

—0,0384

—0,0216

—0,0672

0,0016

+0,1568

+0,1472

+0,0320

0,2116

+0,0011

—0,0031

—0,0012

0,0009

—0,0180

о.оооо

—0,0315

0,0009

+0,0484

+0,0792

0,0441

+0,1232

—0,0016

+0,0013

0,0000

—0,0038

—0,0064

—0,0088

0,1156

+0,0080

+0,0600

—0,0240

0,1206

—0,0048

 

 

 

Т а б л и ц а 79

3X5

—0,0100

+0,0015

—0,0294

—0,0063

+0,0490

—0,0114

+0,1768

+0,0168

+0,0196

+0,0064

+0,2254

—0,0033

+0,0060

+0,0462

0,0000

+0,0544

+0,0900

шурфа 1X1

180,1600

190,0484

200,0064

210,0121

220,0576

230,0841

240,0361

250,0676

260,0004

270,0016

280,0121

290,0064

300,0196

310,0576'

320,0324

+1,2112

Продолжение

табл. 79

Произведение отклонений по сечениям, м

1X3

1x5

+0,1040

+0,0640

+0,0484

+0,0682

+0,0000

—0,0240

—0,0110

+0,0033

+0,0840

—0,0552

+0,0551

—0,0522

—0,0133

+0,0076

+0,0416

—0,0182

+0,0054

+0,0034

—0,0076

—0,0168

—0,0022

—0,0088

+0,0088

—0,0144

 

+0,1022

+0,0196

+0,0816

+0,1248

+0,0234

+ 0 , 1 0 8 о

 

1X7

1X9

зхз

3X5

+0,1840

+0,1640

0,0676

+0,0416

+0,0572

—0,0528

0,0484

+0,0682

+0,0144

—0,0504

0,0000

0,0000

—0,0220

—0,0209

0,0100

—0,0030

—0,0048

+0,0768

0,1225

—0,0805

—0,0725

+0,0174

0,0361

+0,0342

—0,0836

—0,0684

0,0049

—0,0028

+0,0494

+0,0026

0,0256

—0,0112

+0,0154

—0,0042

0,0729

+0,0459

+0,0012

—0,0076

0,0361

+0,0798

—0,0022

—0,0308

0,0004

+0,0016

—0,0224

—0,0168

0,0121

+0,0198

+0,0504

—0,0294

0,5329

+0,1022

+0,1128

+0,0864

0,1156

+0,1768

+0,0252

+0,0252

0,0169

+0,0780

 

+ 1,0122

+0,8133

+0,6978

+0,2975

+1,9490

+ 1,1427

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение

табл. 79

 

 

 

 

Произведение отклонений

по сечениям,

мм

 

 

шурфа

3X7

3X9

5X5

5X7

5X9

7X7

7X9

9X9

 

1

—0,0016

+0,0040

0,0625

+0,0100

—0,0250

0,0016

—0,0040

0,0100

2

+0,0270

—0,0075

0,0001

+0,0018

—0,0005

0,0324

—0,0090

0,0025

3

—0,0469

—0,0448

0,1764 '

+0,2814

+0,2688

0,4489

+0,4288

0,4096

4

+0,0171

+0,0090

0,0049

—0,0133

—0,0070

0,0361

—0,0190

0,0100-

5

+0,0560

—0,0168

' 0,1225

+0,1400

—0,0420

0,1600

—0,0480

0,0144

6

+0,0228

+0,0076

0,0009

—0,0018

—0,0006

0,0036

+0,0012

0,0004

7

+0,0544

+0,1394

0,2704

+0,0832

+0,2132

0,0256

+0,0656

0,1681

8

—0,0208

—0,0264

0,0441

—0,0546

—0,0693

0,0676

+0,0858

0,1089»

9

+0,0546

+0,0952

0,0196

+0,0546

+0,0952

0,1521

+0,2652

0,4624

10

+0,0036

+0,1112

0,0256

+0,0144

+0,0448

0,0081

+0,0252

0,0784

11

+0,2116

+0,0460

0,2401

+0,2254

+0,0490

0,2116

+0,0460

0,0100

12

+0,0093

+0,0036

0,0121

—0,0341

—0,0132

0,0961

+0,0372

0,0144

13

0,0000

+0,0105

0,0400

0,0000

+0,0700

0,0000

0,0000

0,1225

14

+0,1176

+0,0756

0,0484

+0,1232

—0,0792

0,3136

+0,2016

0-Д296-

15

0,0000

0,0000

0,1936

+0,1672

—0,0572

0,1444

—0,0494

0,0169

16

—0,0680

+0,0748

0,0256

—0,0320

+0,0352

0,0400

—0,0440

0,0484

17

—0,0072

—0,0360

0,0625

—0,0050

—0,0250

0,0004

+0,0020

0,0100

Продолжение

табл. 7!>

Произведение отклонений но сечениям, м

 

шурфа

3 X 7

3X9

5 X 5

5 X 7

5X9

7X7

7 X 9

9X9

 

 

 

18

+0,1196

+0,1066

0,0256

+0,0736

+0,0656

0,2116

+0,1886

0,1681

 

19

+0,0572

—0,0528

0,0961

+0,0806

—0,0744

0,0676

—0,0624

0,0576

 

20

0,0000

0,0000

0,0900

—0,0540

+0,1890

0,0324

—0,1134

0,3969

 

21

+0,0020

+0,0190

0,0009

—0,0006

—0,0057

0,0004

+0,0038

0,0361

 

22

—0,0070

+0,1120

0,0529

+0,0046

—0,0736

0,0004

—0,0064

0,1024

 

23

—0,0475

+0,0114

0,0324

—0,0450

+0,0108

0,0625

—0,0150

0,0036-

 

24

+0,0308

+0,0252

0,0016

—0,0176

—0,0144

0,1936

+0,1584

0,1296-

 

25

+0,0304

+0,0016

0,0049

—0,0133

—0,0007

0,0361

+0,0019

0,0001

 

26

+0,2079

—0,0567

0,0289

+0,1309

—0,0357

0,5929

—0,1611

0,0441

'

27

—0,0057

+0,0361

0,1764

—0,0126

+0,0798

0,0009

—0,0057

0,0361

 

28

+0,0004

—0,0056

0,0064

+0,0016

+0,0224

0,0004

+0,0056

•0,0784

 

29

—0,0308

—0,0231

0,0324

+0,0504

+0,0378

0,0784

+0,0588

0,0441

 

30

+0,2628

-.0,1573

0,0196

+0,0504

—0,0294

0,1296

—0,0756

0,0441

 

31

+0,1598

+0,1224

0,2704

+0,2444

+0,1872

0,2209

+0,1692

0,1296

 

32

+0,0182

+0,0182

0,3600

+0,0840

+0,0840

0,0196

+0,0196

0,0196

 

 

+ 1,2276

+0,5184

+2,5478

+ 1,5388

+1,0233

+3,3894

+1,1887

+2,9069

 

Из рисунка видно, что в интервале 0—9 м в залежи наблюдается определенная тенденция увеличения содер­ жания никеля с изменением глубины.

Аналитически эту зависимость можно выразить урав­ нением

 

 

 

 

£7(л;) =

0,034*+ 0,55.

 

 

 

Для

вычисления

нормированной

корреляционной

функции

необходимо

знать

все

возможные

значения

г(хи х2)

при следующих

сечениях:

*і = 1; х 3 = 3 ; х5=6;

х7 = 7 и *э=Ѳ м.

 

нормированные

корреляционные

Сначала

вычислим

отношения

для

сочетаний (х^Хз);

(хіх5);

 

(хіХ7);

(XiX9);

(X3X5);

(X3X9);

 

(x5x7);

(X5X9);

(X7X9)

по формуле

 

 

 

 

 

1

S

 

(Ua-Ua)(Ub-Ub)

 

 

 

 

 

п-Ѵ

 

 

 

 

,

(8.4)

 

 

а

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где n — число всех реализаций.

 

 

Т а б л и ц а 80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сечение

случайной

 

 

 

Сумма

квадратов

 

 

Среднее значение

отклонений от

Стандарта

функции, м

 

никеля, %

среднего

 

 

 

 

 

 

 

 

значения

 

 

 

 

1

 

 

0,54

 

1,2112

 

 

0,198

 

3

 

 

0,67

 

1,9490

 

 

0,251

 

5

 

 

0,73

 

2,5478

 

 

0,287

 

7

 

 

0,78

 

3,3894

 

 

0,330

 

9

 

 

0,86

 

2,9069

 

 

0,306

Данные, необходимые для вычислений, приведены в табл. 79 и 80. Окончательные вычисления представлены в табл . 81,

251 —

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ