Контрольная работа: Основы научного исследования и планирование экспериментов на транспорте

- кодированное значение фактора x;

- натуральное значение фактора в j-ом опыте, где j = 1, 2,…, N; N – число опытов.

В дальнейших расчетах будем использовать только натуральные значения факторов и функции отклика.

ПЛАН ЭКСПЕРИМЕНТА И РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ

Используя выданную преподавателем программу расчета (математическую модель) проведем на ЭВМ необходимое количество опытов N. Полученные результаты представим в виде таблицы 1.

Табл. 1

№ опыта Xj Yj
1 0,012 3601,8348
2 0,0163 2712,4310
3 0,0206 2195,4343
4 0,0249 1855,3637
5 0,0292 1626,8644
6 0,0335 1461,2450
7 0,0378 1339,577
8 0,0421 1250,5135
9 0,0464 1173,9877
10 0,0507 1126,4606
11 0,055 1092,5573

УРАВНЕНИЕ РЕГРЕССИИ

Получим функциональную зависимость Y = f(X) (уравнение регрессии) с помощью метода наименьших квадратов (МНК). В качестве аппроксимирующих функций использовать линейную (Y = a0 + a1 X) и квадратичную зависимости (Y = a0 + a1 X + a2 X2 ). Посредством МНК значения a0 , a1 и a2 найдем из условия минимизации суммы квадратов отклонений измеренных значений отклика Yj от получаемых с помощью регрессионной модели, т. е. путем минимизации суммы:

.

Проведем минимизацию суммы квадратов с помощью дифференциального исчисления, путем приравнивания к 0 первых частных производных по a0 , a1 и a2 .

Рассмотрим реализацию метода наименьших квадратов применительно к уравнению вида Y = a0 + a1 X. Получим:

;

.


Выполнив ряд преобразований, получим систему нормальных уравнений метода наименьших квадратов:

Решая эту систему, найдем коэффициенты a1 и a0 :

; .

Для квадратичной зависимости Y = a0 + a1 X + a2 X2 система нормальных уравнений имеет вид:

Вычислим из N опытов необходимые суммы и данные представим в виде таблицы 2.


Табл. 2

№ опыта Xj Yj Xj 2 Xj Yj Xj 2 Yj Xj 3 Xj 4
1 0,012 3601,8348 0,000144 43,222017 0,5186642 0,0000017 0,000000020736
2 0,0163 2712,4310 0,0002656 44,212625 0,7204216 0,0000043 0,0000000705433
3 0,0206 2195,4343 0,0004243 45,225946 0,9315227 0,0000087 0,0000001800304
4 0,0249 1855,3637 0,00062 46,198556 1,1503254 0,0000154 0,0000003844
5 0,0292 1626,8644 0,0008526 47,50444 1,3870645 0,0000248 0,0000007269267
6 0,0335 1461,2450 0,0011222 48,951707 1,6398091 0,0000375 0,0000012593328
7 0,0378 1339,577 0,0014288 50,63601 1,9139876 0,000054 0,0000020414694
8 0,0421 1250,5135 0,0017724 52,646618 2,2164101 0,0000746 0,0000031414017
9 0,0464 1173,9877 0,0021529 54,473029 2,52747781 0,0000998 0,0000046349784
10 0,0507 1126,4606 0,0025704 57,111552 2,8954543 0,0001303 0,0000066069561
11 0,055 1092,5573 0,003025 60,090651 3,3049858 0,0001663 0,000009150625
Σ 0,3685 19436,266 0,0143782 550,27311 19,206122 0,0006174 0,0000282173998

Для уравнения регрессии вида Y = a0 + a1 X найдем коэффициенты a1 иa0 :

.

.

Для уравнения регрессии вида Y = a0 + a1 X + a2 X2 найдем коэффициенты a1 , a2 иa0 :

Решим систему нормальных уравнений способом Крамера:

.

.

К-во Просмотров: 305
Бесплатно скачать Контрольная работа: Основы научного исследования и планирование экспериментов на транспорте