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

САПР / M1 / 68-69

.RTF
Скачиваний:
10
Добавлен:
10.12.2013
Размер:
17.05 Кб
Скачать

Те значения Ь, при которых сумма 5 окажется минимальной, и будут наилучшими.

Как известно, для отыскания минимума функции нужно при­равнять нулю ее частные производные по всем аргументам.

Обратите внимание на то, что в данном случае 5 следует диф­ференцировать по коэффициентам Ь. Действительно, факторы õ сейчас выступают как постоянные величины: это условия уже сде­ланных опытов, их изменять мы не можем. Именно коэффициенты суть те величины, от которых зависит значение 5. Таким образом, наилучшие значения могут быть найдены как решение системы уравнений

{ -à*=0 (7.6)

* *-*

В теории метода уравнения (7.6) носят название нормаль- н ы х у р а в н е н и и.

Отметим, что если ошибки определения (/-независимые нормально распре" деленные случайные величины с нулевым математическим ожиданием и одина­ковыми (хотя и неизвестными нам) дисперсиями, то решение системы (7.6) даст состоятельные, несмещенные и эффективные оценки коэффициентов 6, т. е. дей­ствительна наилучшие с точки зрения математотсакой статистики.

Проще всего расчет методом наименьших квадратов осуществ­ляется, когда уравнение (7.1) линейно относительно ко­эффициентов Ь. Это значит, что его можно записать в следую­щем виде [в отличие от уравнения (7.1), факторы обозначены здесь буквой è*'.

ó=&î+61(ð1(«1,·.·,íä)+&2Ò2("1"··>»ä)+···+&ð×>ð("ã···<»&) (*)

причем каждая функция (р(н1, èü) должна быть известна зара­нее полностью, т. е. не включать никаких оцениваемых пара­метров. Параметры Ь входят в формулу только как множители при этих функциях. В этом случае говорят о линейном оце- н и в а н и и параметров.

Пример 7.1. Функции, линейные и нелинейные относительно коэффициентов.- Функция

ó == 60 + 61 51ï "1 -1- 62å-* + Ü, -*

линейна относительно Ьо, Ь,, Úã и Ьз, поскольку те функции от ц, и на, на кото­рые они множатся, не содержат неизвестных параметров. Функция

ó = Ü*" 68

нелинейна, поскольку параметр Üã входит в показатель степени. Правда, если мы прологарифмируем левую и правую части, то получим функцию, .чи11сй11у1о от­носительно 1п 61 и 6а:

1ïó = 1ï 61 + Ü*è

Следует лишь учитывать, что если ошибки определения ó распределены нг*рчаль- но, то ошибки 1пу имеют уже не нормальный закон распределечия, что может привести к смещению оценок параметров. Во многих случаях, когда можно по­лагать, что смещение невелико, такое преобразование (логарифмирование) все же делают. Функция

Ö1 + 61Ö2 × = Ü*

нелинейна относительно параметров, и, по-видимому, нет преобразования, кото­рое сделало бы ее линейной.

Функцию (7.7) можно записать в виде ó = üèõà + èä + Üãõå + + Üðõð (7.8)

ãäå õ!=!!)[(è!, ..., è/ñ), поскольку мы вправе обозначить каждую из функций (р буквой õ.

В формулу (7.8) для симметрии введена величина õà', она всег­да равна 1 и, таким образом, Üîõî=Üî. Поэтому õî иногда называ­ют ф и к т и в н о и п е р е м е н н о и.

Как уже говорилось, при расчете минимума 5 значения õ! фи­гурируют как постоянные числа-элементы матрицы X. Поэтому совершенно безразлично, получены ли эти числа- как «исходные» независимые переменные è или как функции этих переменных- лишь бы их можно было сосчитать до начала решения системы

(7.6)

Рассмотрим расчет коэффициентов для этого случая. Матрица X будет иметь вид:

*01 XII' .*01\

X = ( Õå÷ Õ12· ·Õð2 * (7.9)

'Õàí Õò' 'Õðï*

По формулам (7.7) и (7.9) квадрат разности для *-го опыта запишется так:

(ó}-ó]9)*=(ó]-Úîõ<è-Úëç-··-Úðõð))* (7.10)

При дифференцировании ,5 по 6, применим, во-первых, теорему о производной суммы: производная äÇ/äÜ* равна сумме производных по Ú от каждого квадрата, полученного по формуле (7.10). Во-вто­рых, каждый квадрат продифференцируем по формуле производ­ной от сложной функции: вначале продифференцируем как квад­рат, получим удвоенное выражение, стоящее в скобках в правой части уравнения (7.10), а затем умножим на производную от это- 1 Го выражения по Üñ. Эта последняя производная равна -õè, ïî-

1 69

Соседние файлы в папке M1