
- •Конспект лекций
- •Владикавказ
- •Математическое моделирование элементов сложных экологических систем
- •Лекция 1. Введение в моделирование. Исторический экскурс.
- •1. Основы моделирования в экологии 1.1. Общие принципы построения моделей в экологии
- •Лекция 2.
- •2.1. Элементы моделирования
- •2.2. Этапы построения математической модели
- •1.4. Элементы теории подобия, применяемые в моделировании
- •Лекция 3
- •3.2. Экологические модели
- •3.2.1. Основы экологометрики
- •3.2.2. Выборочный метод в экологометрике.
- •Зависимость числа интервалов от объема выборки
- •Статистический ряд по интервалам
- •Лекция 4. Статистические оценки параметров распределения случайных величин по выборкам
- •4.4. Статистические оценки гипотез об экологических моделях
- •Определение вариантов выборок
- •Выборка из генеральной совокупности
- •Статистическая таблица
- •Лекция 5.
- •Результаты эксперимента
- •Статистическая таблица эксперимента
- •Пример преобразования членов уравнения регрессии
- •Вычисление данных для линеаризации уравнения регрессии
- •Нормальные уравнения мнк для некоторых функций
- •Статистическое оценивание уравнения регрессии и парной корреляции.
- •Обработка результатов наблюдений
- •Лекция 6.
- •Рекомендации по выбору вида функции
- •3.4. Динамические статистические модели
- •Посадка леса
- •Данные по объему сброса качественных сточных вод
- •Данные по объему сброса сточных вод за 5-летие
- •Пример расчета 5-летних средних
- •Условное обозначение времени
- •Расчетные значения для определения уравнения динамики
- •Ряд динамики для определения сезонных колебаний
- •Лекция 7. Многофакторные эколого-математические модели. Анализ влияния отдельных факторов в экологической модели.
- •Эксперименталъный материал исследования
- •Результаты проведенных опытов
- •8.1. Анализ влияния отдельных факторов в экологической модели.
- •Лекция 9. Методы оптимизации. Метод Лагранжа
- •Лекция 10. Метод линейного программирования.
- •Лекция 11. Функциональные модели.
- •Лекция 12. Модели процессов содержащие обыкновенные дифференциальные уравнения.
- •Численные ошибки использованных для вычисления данных
- •Лекция 13. Статистические модели динамики.
- •Лекция 14. Балансовые модели.
- •Лекция 15.
- •Лекция 16. Информационные технологии в экологии. Экологические информационные системы.
- •1 6.1. Экологические информационные системы
- •1. Какова область значения для числовых характеристик?
- •Лекция 17. Использование информационных технологий для решения задач экологии.
- •Специальные приложения.
- •Значение функции
- •Значение критерия
- •Значение критерия
- •Критические значения коэффициента корреляции rk;α
- •2. Основы теории подобия
- •2.1. Подобие физических явлений и его признаки
- •2.2. Анализ размерностей
- •2.3. Первая теорема подобия
- •2.4. Применение методов подобия в математическом
- •11.3. Численные методы решения дифференциальных уравнений
- •11.3.1. Постановка задачи
- •11.3.2. Процесс численного решения
- •11.3.3. Метод Эйлера
- •11.3.4. Модифицированный метод Эйлера
- •11.3.5. Метод Рунге – Кутта
- •11.3.6. Метод Рунге – Кутта для систем дифференциальных уравнений
- •11.3.7. Общая характеристика одношаговых методов
- •3.8. Многошаговые методы
- •11.3.9. Методы прогноза и коррекции
- •11.3.10. Краткая характеристика методов прогноза и коррекции.
- •11.3.11. Выбор шага и погрешность решения.
- •11.3.12. Жесткие задачи
- •11.4. Имитационное моделирование систем
- •11.4.1. Принципы имитационного моделирования
- •11.4.2. Объекты моделирования
- •11.4.3. Динамическая модель исследуемого объекта
- •11.4.4. Построение имитационных моделей динамических систем
- •11.4.5. Преобразование передаточных функций звеньев в дифференциальные уравнения в форме Коши
- •11.4.6. Синтез имитационной модели на основе структурной схемы
- •11.5. Теоретические основы построения математических моделей систем
- •11.5.1. Компонентные и топологические уравнения
- •11.5.2. Компонентные и топологические уравнения механической системы
- •11.5.3. Компонентные и топологические уравнения электрической системы
- •11.5.4. Компонентные и топологические уравнения гидравлической системы
- •11.5.5. Компонентные и топологические уравнения тепловой системы
- •11.6. Метод электроаналогий
- •11.6.1. Сущность метода электроаналогий.
- •11.6.2. Электромеханические аналогии
- •11.6.3. Построение имитационных моделей методом электроаналогий
- •11.6.4. Плоское прямолинейное движение звеньев
- •11.6.5. Электрогидравлические аналогии
- •11.6.6. Электротепловые аналогии
- •Литература
Обработка результатов наблюдений
Уровни значений Xi |
Полученные значения Y при Xi |
Число опытов mi |
сред- нее значе- нне уi |
Сумма квадра- тов раз- ности
|
|
Вычисления | |||||
1 |
2 |
3 |
|
| |||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | ||
1 |
3 |
2 |
1 |
3 |
2,00 |
2,00 |
1,070 |
0,93 |
2,611 | ||
2 |
2 |
3 |
3 |
3 |
2,67 |
1,11 |
2,140 |
0,53 |
0,861 | ||
3 |
4 |
3 |
5 |
3 |
4,00 |
2,00 |
3,210 |
0,79 |
1,915 | ||
4 |
4 |
5 |
6 |
3 |
5,00 |
2,00 |
4,280 |
0,72 |
1,607 | ||
5 |
4 |
6 |
6 |
3 |
5,33 |
2,67 |
5,350 |
0,02 |
0,07 | ||
6 |
7 |
8 |
8 |
3 |
7,67 |
0,33 |
6,420 |
1,25 |
4,823 | ||
21 |
24 |
27 |
29 |
18 |
26,67 |
10,11 |
22,47 |
4,24 |
11,82 |
Пример. По результатам наблюдений, приведенных в табл. 5.1, проверить линейность уравнения регрессии у = 1,07x .
Р е ш е н и е. Результаты наблюдений табл. 5.1 обрабатываем и представляем в виде табл. 5.6. Определяем Fл статистику
При уровне значимости, а = 0,05 и числе степеней k1 = 6 - 2 = 4; k2 = 18 - 6 = 12 по таблице (см. приложение 6, в) выбираем F4;12;0,05 = 5,91.
Сравниваем Fл = 3,5 < F4;12;0,05 = 5,91.
Следовательно, гипотезу о линейности уравнения регрессии у = 1,07к следует принять.
5. Доверительные интервалы для уравнения регрессии определяются по формуле
где
—
значение
уравнения
регрессии
для
хi,
полученное
МНК;
—средняя
ошибка
отдельного
значения
уi;
При заданной величине уровня значимости α и числе степеней свободы k = n -1, величина tα;k принимается по таблице (см. приложение 2).
Для
нашего
примера
при
хi.
=
1,
=
1,07:
При α
=
0,1;
k
=
18
—
1
=
17;
t0,1;17
=
1,740,
тогда
Отсюда
для
хi=1
и
уi=
1,07:
1,07 -
0,82
1,07+
0,82;
0,25
1,89.
Величина
ошибки
=
зависит
от
того,
насколько
далеко
отстоит
каждое
значение хi
от
среднего
х.
Ошибка
коэффициента
корреляции
определяется
по
формуле
Доверительный интервал имеет вид
Для нашего примера
при t0,1;17=1
назад