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

книги из ГПНТБ / Кавалеров, Г. И. Введение в информационную теорию измерений

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
12.18 Mб
Скачать

Заменяя переменную интегрирования із дополняя показатель степени до шодного квадрата двучлена, имеем:

З і = у = = ехр (— ЬУ4а)

j", exp [--(«/ — 6/2Ѵ~сГ)2] dy.

 

 

 

ü

 

 

 

 

Отсюда легко приходим к окончательному результату

 

 

1

 

 

 

 

6/2 V

 

+

Яі = 2

ехр (— Ь2/4а) (N V а

а)

 

 

+ Ф (6/2 Ѵа)].

 

 

 

 

Раскроем интеграл вида

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

З і =

J х ехр (— ах.2 + Ьх) dx.

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

Для этого составим выражение

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

Зз — bt3 i — '2аЗг =

J (— 2а-\- b) ехр (—ах5

bx) dx —

 

 

о

 

 

 

 

 

=

1 — ехр (aN2bN),

 

 

 

откуда

 

 

f 6

 

 

 

 

Ъх3 х - Э з

 

1

 

 

 

 

 

"2я

]/" ~ ^ Г

ехр (— b y 4 а )

X

 

х [ф [ n V а - і 7 ^

)

+ ф ( 2- 7 ^ ) ]

- 1+ехр(«Л '2-

6іѴ)}.

Кроме вышеприведенных интегралов в конечных пределах встре­ чается необходимость в интегралах вида

00

 

 

-Ѵ-т»

I

ехр ( — ах2 +

bx) dx

 

 

ехр (62/4я);

J X ехр (— ах2 ± bx) dx — +

j/" ехр (Ь2/4а);

— 00

 

 

 

 

J х 2е х р ( - я х = ± 6хМ х = ^ -

( ! + £ - ) •

353

Интегралы от функции, содержащих логарифм

Учитывая, что в ходе изложения материала книги нами было

•принято обозначение log, понимаемое как логарифм при основании 2, будем придерживаться двоичных логарифмов

j* log х dx = X ^log .-с

j

=%=x (log x — 0,69);

p

xn+1

,

X

J *" log X rfx =

 

log

xn + 1

1,45

 

при п ф I .

:n + 1 logx

n+ 1

 

Выражения для относительной меры энтропии непрерывного распределения в ряде случаев удается свести к последнему интегра­ лу при я=1. Наряду с этим полезно соотношение

I Ьгх2а.

X log (а + Ьх) dx — ---- р ---- log + Ьх) +

+ х GS--*)log е.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ЗНАЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛА ВЕРОЯТНОСТЕЙ (ФУНКЦИИ КРАМПА)

г

 

 

Ф(г) =

J exp (—Р) dt

 

 

 

 

 

о

 

 

Z

Ф (Z )

г

Ф (Z )

Z

Ф (Z )

0,00

0,00000

0,34

0,36936

0,68

0,66378

0,01

0,01128

0,35

0,37938

0,69

0,67084

0,02

0,02256

0,36

0,38933

0,70

0,67780

0,03

0,03384

0,37

0,39921

0,71

0,68467

0,04

0,04511

0,38

0,40901

0,72

0,69143

0,05

0,05637

0,39

0,41874

0,73

0,69810

0,06

0,06762

0,40

0,42839

0,74

0,70468

0,07

0,07886

0,41

0,43797

0,75

0,71116

0,08

0,09008

0,42

0,44747

0,76

0,71754

0,09

0,10128

0,43

0,.45689

0,77

0,72382

0,10

0,11246

0,44

0,46623

0,78

0,73001

0,11

0,12362

0,45

0,47548

0,79

0,73610

0,12

0,13476

0,46

0,48466

0,80

0,74210

0,13

0,14587

0,47

0,49375

0,81

0,74800

0,14

0,15695

0,48

0,50275

0,82

0,75381

0,15

0,16800

0,49

0,51167

0,83

0,75952

0,16

0,17901

0,50

0,52050

0,84

0,76514

0,17

0,18999

0,51

0,52924

0,85

0,77067

0,18

0,20094

0,52

0,53790

0,86

0,77610

0,19

0,21184

0,53

0,54646

0,87

0,78144

0,20

0,22270

0,54

0,55494

0,88

0,78669

0,21

0,23352

0,55

0,56332

0,89

0,79184

0,22

0,24430

0,56

0,57162

0,90

0,79691

0,23

0,25502

0,57

0,57982

0,91

0,80188

0,24

0,26570

0,58

0,58792

0,92

0,80677

0,25

0,27633

0,59

0,59594

0,93

0,81156

0,26

0,28690

0,60

0,60386

0,94

0,81627

0,27

0,29742

0,61

0,61168

0,95

0,82089

0,28

0,30788

0,62

0,61941

0,96

0,82542

0,29

0,31828

0,63

0,62705

0,97

0,82987

0,30

0,32863

0,64

0,63459

0,98

0,83423

0,31

0,33891

0,65

0,64203

0,99

0,83851

0,32

0,34913

0,66

0,64938

 

 

0,33

0,35928

0,67

0,65663

 

 

355

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

 

КРАТКАЯ СПРАВКА О МАТРИЧНОЙ АЛГЕБРЕ

Матрицей А

порядка ny.ni

(или

размера п у т )

называется

прямоугольная таблица действительных чисел вида

 

 

 

я„ я!2. А\т

 

 

 

 

 

А =

я,,

СІ22

« Я2m = II аі}

1,

2,

., и; /=1

, 2

,; пг

 

^71!

&П2

• • fl-пт

-■

 

 

 

 

Все

числа а,-,- называются элементами

матрицы. Если

п = т , то

матрица называется квадратной. Любой квадратной матрице соот­ ветствует определитель

 

 

detA = 2 ( — 1)П/і...... /р)

п

 

 

 

 

 

 

 

 

(=1

 

 

 

В этой

формуле суммирование ведется по всем

перестановкам

( / і ,

• ■ І р )

множества целых чисел ( 1 ,

...,

р), а / ( / 1, . . ., j P ) —число

транспозиций, необходимых для того,

чтобы перестановку

(1, .... р)

перевести в перестановку /і,

..., } Р (транспозиция состоит

в переста­

новке двух чисел).

 

 

 

 

 

 

 

Кроме того,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

р

 

 

 

 

 

det А =

2

ai}\ tj =

2

аѣ Ajh,

 

 

 

 

 

/= I

/ = і

 

 

 

где

Ajj — алгебраическое

дополнение

элемента cuд

т. е.

определи­

тель подматрицы, полученной из А вычеркиванием і - й строки и /-го столбца, умноженный на (—l)'+ j.

Матрица с не равным нулю определителем называется невырож­ денной.

В ходе изложения материала в книге использовались различно­ го рода действия с матрицами. При этом использовались следующие

правила;

матрицы

А на

число

с каждый элемент

1.

ГІри умножении

умножается на это число, т.

е.

 

 

 

 

сА=||са<,-||.

 

 

2.

При сложении матрицы А размера п у т с

матрицей В того

же размера имеем матрицу

С размера п у т ,

все элементы которой

суть суммы соответствующих элементов этих матриц, т. е. если С=

=А + В, то C {j=aij + bij.

 

 

 

 

Условие равного размера матриц обязательно.

 

3.

Вычитание матриц производится аналогично сложению, т. е.

если С=А—В= А + (—1) В, то

Ьц.

 

 

356

 

4.

Если

прямоугольную

матрицу

т Х п

умножить на

матри­

цу-столбец X с

п элементами, то получается матрица-столбец D

из

т элементов,

причем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

если

D = АХ,

то dt =

a ^ x j, i = 1, ... ,

т ; j —

1, ... , п.

 

 

 

 

/ = і

 

 

 

 

 

 

на

5.

При перемножении прямоугольной

матрицы А размера т Х п

прямоугольную матрицу

В

размера

пХ г

 

имеем

матрицу

С

с элементами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c t j = 2

aihbhj, где

і =

1.........т \

/ =

1........... г.

 

к = \

Совпадение числа столбцов матрицы А е числом строк матрицы В обязательно. Матрица С имеет одинаковое число строк с матри­

цей А и столбцов с матрицей В.

квадратная матрица, в

главной

6. Единичная

матрица — это

диагонали которой

стоят единицы, а остальные элемента

равны

нулю. Если единичная матрица Е и произвольная квадратная матри­ ца А имеют одинаковый порядок, то АЕ=ЕА = А.

7. Если А есть матрица невырожденного линейного преобра­ зования, то существует обратная матрица А“1, такая, что АА_1= Е. Чтобы получить обратную матрицу А-1, нужно заменить в матри­ це А каждый элемент а,-,- на его алгебраическое дополнение Ац,

деленное на определитель матрицы, а полученную матрицу транс­ понировать, т. е. поменять строки и столбцы местами. Обратная матрица единственна и существует только для квадратных матриц.

8. С помощью принципа индукции перемножение матриц распро­ страняется на случай любого числа сомножителей, например

ABCD=[(AB)C]D.

Справедлив ассоциативный закон, т. е.

(АВ)С=А(ВС).

9. Под целой положительной степенью матрицы Ак подразуме­

вается А-кратное произведение одинаковых сомножителей А. 10. Справедливо следующее соотношение:

'

А(В + С)=АВ + ВС,

что представляет собою дистрибутивный закон.

11.

В общем случае АВ=й=|ВА. Если АВ = ВА, то матрицы назы­

ваются

коммутативными или перестановочными.

357

12. Псевдообратная матрица представляет собою обобщение по нятия обратной матрицы на случай прямоугольных (неквадратных) матриц. Обратную матрицу можно рассматривать как результат ре­ шения матричного уравнения

Y=AX, т. е. X = A -‘Y.

Если А — вырожденная квадратная матрица или, что равнознач­ но, прямоугольная матрица, то вместо несуществующей обратной матрицы вводится понятие псевдообратиоп матрицы А+. Последняя находятся как доставляющая минимум выражения

(Y—АХ)*- (Y—АХ),

 

где X = A*Y — решение уравнения Y= AX; знак

«*» означает транс­

понирование матрицы.

 

Отсюда можно вывести, что

 

А *=(А *А )-‘А*.

 

Последнее выражение используется для вычисления псевдообрат­

ной матрицы.

затронутых вопросов

Более подробное и строгое изложение

можно найти в многочисленной литературе по линейной алгебре, например в книге Ф. Ф. Гантмахера «Теория матриц», М., «Наука», 1967.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1-1. Пугачев В. С. Теория случайных функций. М., Физматгаз,

1960.

1-2. Бартлетт М. С. Введение в теорию случайных процессов. М., Изд-во иностр. лит., 1958.

1-3. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотех­ ники. Т. 1. М., «Советское радио», 1966.

1-4. Харкевич А. А. Спектры и анализ. М., Физматгаз, 1962.

1-5. Вычислительная техника в применении для статистических последований и расчетов систем автоматического управления. М., Машгиз, 1963.

1-6. Вальденберг Ю. С. Вычислительная аппаратура для иссле­ дования объектов автоматизации статистическим методом. М., Иэд. ЦП НТО ПрибарпрО'М, 1963.

1-7. Синицын Б. С. Автоматические корреляторы и их приме­ нение. Новосибирск, Изд-во СО АН СССР, 1964.

■1-8. Ланге Ф. Корреляционная электроника. Л., Судпромгаз, 1963.

1-9. Проспект устройства ЭАСП-С Вильнюсского завода счет­ ных машин, 1964.

1-10. Серебренников М. Г. Гармонический анализ. М., Гостехиз-

дат, 4948.

1-11. Маликов М. Ф. Основы метрологии. Ч. 1. М., Стаидартгиз,

1949.

1-12. іБродский А. Д., Кан В. Л. Краткий справочник по матема­ тической обработке результатов измерений. М., Стаидартгиз, 1960.

1-13. Ширман Я. Д., Голиков В. Ш. Основы теории обнаружения радиолокационных сигналов и измерения их параметров. М., «Со­

ветское радио»,

1968.

 

 

 

 

 

1-14. Шенброт И. М., Гинзбург М. Я. Расчет точности систем

централизованного контроля. М., «Энергия», 1970.

 

 

 

1-15. Мандельштам С. М., Кавалеров Г. И. О критериях оценки

качества и средств

измерения.— «Измерительная

техника»,

1965,

12.

 

 

 

 

 

 

 

 

1-16. Hall А. С. Analysis and synthesis of linear servomechanisms.

The

Technology

Press,

Mass. Inst.

Techn.. Cambridge, Mass.,

 

1943.

 

 

 

 

 

 

 

 

1-17. Graham D., Zathrop R. C. The synthesis of optimum tran­

sient

response:

criteria

and standard

forms.— «Tr. ALEE»,

1953,

 

November, v. 72, pt. 2.

 

 

 

 

 

1-18. Marphy J. G., Bold N. T. Optimization based on a square-

error

criterion with

an arbitrary weighing function.— «IRE Tr.»,

1968,

V. AC-5, № 1.

 

 

 

 

 

 

 

1-19. Schultz W. C., Rideout V. C. A general criterion for servo

 

performance.— Proc. Nat. Electronics Conf., 1957, v.

13.

 

359

1-20. Spooner M. G., Rideout V. C. Correlation studies of linear and nonlinear systems.— Proe. Nat. Electronics Conf., 1956, v. -12.

1-21. Траксел Дж. Синтез систем автоматического регулирова­ ния, М., Машгнз, 1959.

1-22. Bold N. Т. Optimization based on error criterion with art arbitrary weighing function. Northwestern University, Evenston, 1958, № 111 (August).

1-23. Zaborszky J., Marphy G. J. Further discussion of «Optimi­ zation based on a square-error criterion with an arbitrary weighting function» and «Mean-weighted square-error criterion for optimum fil­

tering of

nonstationary random .process.— «IRE Tr.», 1962, v. AC-7,

№ 3.

 

1-24. Тарасенко Ф. П. Введение в курс теории информации.

Томский университет, 1963.

1-25. Фано Р. Передача информации. Статистическая теория свя­

зи. М., «Мир», 1965.

1-26. Клюев Н. И. Информационные основы передачи сообще­

ний. М., «Советское радио», 1966.

1-27.

Шеннон К. Э. Работы по теории информации и киберне­

тике. М.,

Изд-во иностр. лит.», 1963.

1-28.

Hartley R. V. L. Transmission of information. BS-TJ, 1928,

V. 7, № 3.

 

(Сокращенный русский пер. в кн.: Теория информации и ее при­

ложения. М., Фнзматгиз, 1959).

1-29. Fisher R. A. On the mathematical foundations of theoretical

statistics.— Phil. Trans. Roy. Soc. London, 1922, ser. A.

1-30. Миддлтон Д. Введение в статистическую теорию связи.

Т. 2. М., «Советское радио», 1962.

1-31. Schutzenberger М. Р. Contribution aux de theorie de Г-infor-

mation, Paris, 1954.

Сокращенный русский пер. в кн.: Теория передачи сообщений

(Труды III Международной конференции. Под ред. В. И. Сифорова. М., Йзд-во иностр. лит., 1957).

Вальд А. Последовательный анализ. М., Фнзматгиз, 1960. СІ-33[/)Кульбак С. Теория информации и статистика. М., «Наука»,

1967.

Doob

J.

L. Probability and

statistics.— «Trans. Am. Math,

1-34.

Soc.», 1934, V. 36, p. 759—775.

 

 

1-35. Huzurbazar V. S. On a property of distributions admitting

sufficient

statistics.— «Biometrics», 1949, v. 36, p.

71—74.

1-36,

Jeffreys H. Theory of probability. 2-nd ed. Oxford Univ.

Press., 1948.

 

 

 

 

1-37. Mandelbrot B. Contribution a la theorie mathematique des-

jeux de communication. Paris. P-ubl. Inst. Statist.

Univ., 1953, v. 2,

1, 2.

Rao C. R. Advanced statistical -methods in biometric research.

■1-38.

New-York, John Wiley and Sons, 1952.

 

 

1-39.

Savage 1. R. The foundations of statistics. New-York, John:

Willey and Sons,

1954.

en statistique

mathematique et

1-40.

Joshi

D.

D. L’information

dans la theorie des communications. These Faculté des Sciences de l’Université de Paris, 1957, June.

1-41. Kupperman M. Farther applications of

information theory

to multivariate analysis

and statistical inference.

Dissertation. Gra­

duate Council of George

Washington Univ., 1957.

 

360

І-42. Bell D. A. information theory and its engineering applica­ tions. London. Sir Isaac Pitman and Sons, 1956.

1-43. Линник Ю. В., Митрофанова H. М. Асимптотические раз­ ложения для статистики максимального правдоподобия.— «ДАН

СССЕ^ЛЭбЗ, т. 149, № 3.

» ^ГДДЛившиц 3. А. О критериях сравнения средств измерения.— •«Автометрия», 1967, № 6.

1-45. Muruyama G. The harmonic analysis of stationary stochastic processes. Math. Fac. Sei. Kyushu Univ., 1949, ser. A4'l.

1-46.

Линник Ю. В. Метод наименьших квадратов и основы тео­

рии обработки наблюдений. М., Физматгиз, 1962.'

избыточности

1-47.

Железнов

Н. А.

Проблема использования

в информационных

системах.— Системы обработки и

передачи ин­

формации.— «Труды ЛИАП», 1966, вып. 48.

 

1-48.

Железнов

Н. А. Некоторые вопросы теории информаци­

онных электрических систем. Л., ЛКВВИА имени Можайокого, I960.

1-49.

Мирский

Г. Я.

Аппаратурное определение

характеристик

случайных процессов. М., «Энергия», 1967.

1-50. Котюк А. Ф., Ольшевский В. В., Цветков Э. И. Методы и аппаратура для анализа характеристик случайных процессов. М., «Энергия», 1967.

1-51. Колмогоров А. Н. Рассеяние энергии при локально изо­ тропной турбулентности.— «ДАН СССР», 1941, № 32.

1-52. Silverman R. A. Locally stationary random process.— «IRE Trans, on Information Theory», 1957, IT-3, 3.

1-53. Романенко А. Ф., Сергеев Г. А. Вопросы прикладного ана­ лиза случайных процессов. М., «Советское радио», 1968.

1-54. Пинскер М. С. Информация и информационная устойчи­

вость

случайных величин и процессов. М., Изд-во АН СССР, 1960.

1-

55. Уилкс С. Математическая статистика. М., «Наука», 1967.

>1-56. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математи­

ческие методы в теории надежности. М., «Наука», 1965.

2-

1. Кавалеров Г. И. Оценка погрешности и потерь информации

в линейных нормирующих преобразователях.— «Труды ВНИИЭП», 1969, № 1 {5).

2-2. Кавалеров Г. И. Прохождение случайного сигнала через не­ линейный. нормирующий измерительный преобразователь.— «Труды ВНИИЭП», 1969, № 1 (5).

2-3. Багины Е. Динамика измерительных цепей. М., «Энергия», И969.

2-4. Немировский А. С. Вероятностные методы в измерительной технике (измерения стационарных случайных процессов). М., Стан-

дартгиз,

1964.

 

 

2-5. Лэннинг Дж. X., Бэттин Р. Г. Случайные процессы в зада­

чах автоматического

управления. М., Изд-во ияостр. лит., 1958.

2-6. Mangus W., Oberhettinger F. Formeln und Sätze für die

speziellen

Funktionen

der mathematischen Physik. Springer-Verlag,

Berlin — Gottingen — Heidelberg, 1948.

 

2-7. Ватсон Г. H. Теория бесселевых функций. М., Изд-во иностр.

лит., 1949.

 

«Энер­

2-8. Электрические измерительные преобразователи. М.,

гия», 1967.

И. Статистическая радиотехника. М.,

«Совет­

2-9. Тихонов В.

ское радио», 1966.

 

 

24—301

 

 

361

2-ІО. Немировский А. С. Интеграторы измерительных приборов.

М., Стандарт«, 1960.

2-11. Тихонов В. И. Выбросы случайных -процессов. М., «Наука», 1970.

2-12. Андреев Н. И. Корреляционная теория статистически опти­ мальных систем. М., «Наука», 1966.

2- 13. Мандельштам С. М., Киселева Т. Л. Статистические оценк погрешностей дифференциаторов. — «Труды ВНИИЭП», 1969, вып. 3.

■2-14. Влияние технологического -разброса параметров на динами­ ческие погрешности измерительных звеньев.— Сборник трудов семи­

нара

«Информационные методы в системах управления,

измерения

и контроля», Владивосток, 4968.

люфтов.—

-2-15. Мандельштам С.

М. Оценка погрешностей от

«Измерительная техника»,

1966, № 4.

 

 

3-

1. Клейн М., Морган Г., Аронсон М. Цифровая техника дл

вычислений и управления. М., Изд-во иностр. лит., 1960.

 

 

 

3-2. Гитис Э. И. Преобразователи информации для электронных

цифровых вычислительных устройств. М., Госэнергоиздат,

1961.

 

 

3-3. Дроздов Е. А., Пятибратов А. П. Автоматическое преобра­

зование

и -кодирование информации. М., «Советское радио», 1964.

 

3-4.

Цапенко М. П. О классификации цифровых измерительных

приборов.— «Измерительная техника», 4961, № 5.

 

 

 

3-5.

Lippel В. А systematic survey of coders and decorders.—

«IRE Convention Record», 1953, № 8.

 

 

 

3-6.

Заволокин А. К. Последовательные преобразователи непре­

рывных

величин

в числовые эквиваленты. М., Госэнергоиздат,

1962.

,

3-7.

Грин Г.

Л. Методы построения электронных приборов

ди­

скретного действия с цифровым отсчетом и их оравнительная оцен­ ка.— «Измерительная техника», 1959, № 14.

3-8. Лурье Л. А. Уменьшение ошибки от округления при увели­ чении числа измерений.— «Журнал прикладной математики и меха­ ники», 1947, т. II, вып. 4.

3-9. Долинский Е. Ф. Выбор оптимальной шкалы измеритель­ ного -прибора.— «Теплоэнергетические приборы и регуляторы. Под ред. П. П. Кремлевского. Машгиз, 1964, вып. 2.

3-10. Гельман О. Я. О -влиянии дискретности измерительной шка­ лы на -оценку точности результатов измерения.— Сообщения АН Грузинской СОР, 1961, т. XXVI, № 5.

3-41. Никольс М. X., Раух Л. Л. Радиотелеметрия. М., Изд-во иностр. лит., 1958.

» 3-12. Хлистунов В. Н. Основы цифровой электроизмерительной техники. М., «Энергия», 1966.

3-13. Рабинович В. И., Цапенко М. П. Количество информации при равномерном распределении измеряемой величины и погрешно­ сти— «Измерительная техника», 1963, № 6.

3-44. Рабинович В. И., Цапенко М. П. О количестве измеритель­ ной информации. — «Измерительная техника», 1963, № 4.

3-15. Рабинович В. И., Цапенко М. П. Количество информации при равномерном распределении измеряемой величины и нормальном распределении погрешности.— «Измерительная техника», 1963, № 10.

3-16. Пушной Б. М. Об информационных характеристиках элек­ троизмерительных приборов.— «Измерительная техника», 1963, № 7.

3-17. Ланин М. И., Мандельштам С. М., Сидельников В. В, Не­ которые вопросы математического обоснования выбора числа обла­

362

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ