
- •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
Специальные приложения.
Приложение 1
Значение функции
u |
F(u) |
u |
F(u) |
u |
F(u) |
u |
F(u) |
1 |
2 |
3 |
4 | ||||
-0,00 |
0,5000 |
-0,90 |
0,1841 |
0.00 |
0,5000 |
1,80 |
0,9641 |
-0,02 |
0,4920 |
-1,00 |
0,1587 |
0,02 |
0,5080 |
2,00 |
0,9772 |
-0,04 |
0,4840 |
-1,20 |
0,1151 |
0,04 |
05160 |
2,20 |
0,9861 |
-0,06 |
0,4761 |
-1,40 |
0,0808 |
0,06 |
0,5239 |
2,30 |
0,9893 |
-0,08 |
0,4681 |
-1,60 |
0,0548 |
0,08 |
0,5319 |
2,40 |
0,9918 |
-0,10 |
0,4602 |
-1,80 |
0,0359 |
0,10 |
0,5398 |
2,50 |
0,9938 |
-0,14 |
0,4443 |
-2,00 |
0,0228 |
0,14 |
0,5557 |
2,60 |
0,9953 |
-0,18 |
0,4286 |
-2,20 |
0,0139 |
0,18 |
0,5714 |
2,70 |
0,9965 |
-0,20 |
0,4207 |
-2,40 |
0,0082 |
0,20 |
0,5793 |
2,80 |
0,9974 |
-0,25 |
0,4013 |
-2,60 |
0,0047 |
0,25 |
0,5987 |
2,90 |
0,9981 |
-0,30 |
0,3821 |
-2,80 |
0,0026 |
0,30 |
0,6179 |
3,00 |
0,9986 |
-0,35 |
0,3632 |
-3,00 |
0,0014 |
0,35 |
0,6368 |
3,10 |
0,9990 |
-0,40 |
0,3446 |
-3,20 |
0,0007 |
0,40 |
0,6554 |
3,20 |
0,9993 |
-0,45 |
0,3264 |
-3,40 |
0,0003 |
0,45 |
0,6736 |
3,30 |
0,9995 |
-0,50 |
0,3085 |
-3,40 |
0,0002 |
0,50 |
0,6915 |
3,40 |
0,9997 |
-0,55 |
0,2912 |
-3,60 |
0,0001 |
0,60 |
0,7257 |
3,50 |
0,9998 |
-0,60 |
0,2743 |
-3,80 |
0,0000 |
0,70 |
0,7580 |
3,60 |
0,9998 |
-0,70 |
0,2420 |
-3,90 |
0 |
0,80 |
0,7881 |
3,70 |
0,9999 |
-0,80 |
0,2119 |
-3,9 |
|
1,00 |
0,8413 |
3,80 |
0,9999 |
|
|
|
|
1,20 |
0,8849 |
3,90 |
1,0000 |
|
|
|
|
1,40 |
0,9192 |
>3,9 |
1 |
|
|
|
|
1,60 |
0,9452 |
|
|
Приложение 2
Значение двухстороннего критерия
Стьюдента — tα. k при разных уровнях значимости
Число степеней свободы к
|
Уровни значимости | |||
0,10 |
0,05 |
0,01 |
0,001 | |
1 |
6,318 |
12,706 |
63,657 |
637,0 |
2 |
2,920 |
4,302 |
9,924 |
31,6 |
3 |
2,353 |
3,182 |
5,840 |
12,9 |
4 |
2,132 |
2,776 |
4,604 |
8,610 |
5 |
2,015 |
2,571 |
4,032 |
6,859 |
6 |
1,943 |
2,447 |
3,707 |
5,959 |
7 |
1,895 |
2,365 |
3,499 |
5,405 |
8 |
1,860 |
2,306 |
3,355 |
5,041 |
9 |
1,833 |
2,262 |
3,250 |
4,781 |
10 |
1,812 |
2,228 |
3,169 |
4,587 |
11 |
1,796 |
2,201 |
3,106 |
4,487 |
12 |
1,782 |
2,179 |
3,005 |
4,318 |
14 |
1,761 |
2,145 |
2,977 |
4,140 |
16 |
1,746 |
2,120 |
2,921 |
4,015 |
18 |
1,734 |
2,103 |
2,878 |
3,922 |
20 |
1,725 |
2,086 |
2,845 |
3,850 |
25 |
1,708 |
2,060 |
2,787 |
3,725 |
30 |
1,697 |
2,042 |
2,750 |
3,646 |
35 |
1,689 |
2,030 |
2,724 |
3,591 |
40 |
1,684 |
2,021 |
2,704 |
3,551 |
45 |
1,679 |
2,014 |
2,689 |
3,522 |
60 |
1,671 |
2,000 |
2,666 |
3,460 |
80 |
1,664 |
1990 |
2,639 |
3,416 |
100 |
1,660 |
1984 |
2,626 |
3,391 |
120 |
1,660 |
1980 |
2,620 |
3,370 |
∞ |
1,645 |
1960 |
2,576 |
3,291 |
Приложение 3
Значение критических точек критерия Пирсона
χ2 (хи-квадрат) при разных уровнях значимости
Число степе- ней свобо- ды к |
Уровни значимости | ||||||
0,01 |
0,025 |
0,05 |
0,10 |
0,95 |
0,975 |
0,99 | |
1 |
6,63 |
5,02 |
3,84 |
2,71 |
0,039 |
0,00098 |
0,00016 |
2 |
9,21 |
7,38 |
5,99 |
4,61 |
0,103 |
0,051 |
0,020 |
3 |
11,34 |
9,35 |
7,81 |
6,25 |
0,352 |
0,216 |
0,115 |
4 |
13,28 |
11,14 |
9,49 |
7,78 |
0,71 |
0,48 |
0,29 |
5 |
15,09 |
12,83 |
11,07 |
9,24 |
1,15 |
0,83 |
0,55 |
6 |
16,81 |
14,45 |
12,59 |
10,64 |
1,64 |
1,24 |
0,87 |
7 |
18,48 |
16,01 |
14,07 |
12,02 |
2,17 |
1,69 |
1,24 |
8 |
20,09 |
17,53 |
15,51 |
13,36 |
2,73 |
2,18 |
1,65 |
9 |
21,67 |
19,02 |
16,62 |
14,68 |
3,33 |
2,70 |
2,09 |
10 |
23,21 |
20,48 |
18,31 |
15,99 |
3,94 |
3,25 |
2,56 |
11 |
24,72 |
21,92 |
19,68 |
17,28 |
4,57 |
3,88 |
3,05 |
12 |
26,22 |
23,34 |
21,03 |
18,55 |
5,23 |
4,40 |
3,57 |
14 |
29,14 |
26,12 |
23,68 |
21,06 |
6,57 |
5,63 |
4,66 |
16 |
32,00 |
28,85 |
26,30 |
23,54 |
7,96 |
6,91 |
5,81 |
18 |
34,81 |
31,53 |
28,87 |
25,99 |
9,39 |
8,23 |
7,01 |
20 |
37,57 |
34,17 |
31,41 |
28,41 |
10,90 |
9,59 |
8,26 |
22 |
40,29 |
36,78 |
33,92 |
30,81 |
12,3 |
11,0 |
9,54 |
24 |
42,98 |
39,36 |
36,42 |
33,20 |
13,8 |
12,4 |
10,9 |
26 |
45,64 |
41,92 |
38,89 |
35,56 |
15,4 |
13,8 |
12,2 |
28 |
48,28 |
44,46 |
41,34 |
37,92 |
16,9 |
15,3 |
13,6 |
30 |
50,89 |
46,98 |
43,77 |
40,26 |
18,5 |
16,8 |
15,0 |
40 |
63,69 |
59,34 |
55,76 |
51,80 |
|
|
|
50 |
76,15 |
71,42 |
67,50 |
63,17 |
|
|
|
60 |
88,38 |
83,3 |
79,08 |
74,40 |
|
|
|
70 |
100,42 |
95,03 |
90,53 |
85,53 |
|
|
|
80 |
112,12 |
106,63 |
101,88 |
96,58 |
|
|
|
90 |
124,12 |
118,14 |
113,14 |
107,561 |
|
|
|
100 |
135,81 |
129,56 |
124,34 |
118,50 |
|
|
|
Приложение 4