25
Таким чином, шукані параметри a і b можна отримати, розв'язавши систему рівнянь:
|
|
a∑xi2 + b∑xi = ∑xi yi , (34) |
|||||
|
|
|
i |
|
i |
i |
|
|
|
a∑xi + b n = ∑yi . |
(35) |
||||
|
|
|
i |
|
|
i |
|
Друге рівняння (35) показує, що найкраща пряма проходить через точку з |
|||||||
|
1 |
∑xi , y = |
1 |
|
|
через центр тяжіння всіх |
|
координатами: x = |
n |
n |
∑yi , тобто |
||||
|
i |
|
i |
|
|
||
експериментальних точок. Розв'язуючи систему рівнянь (34) та (35), маємо: |
||||||||
|
∑(xi − x)(yi − y) |
|
n ∑xi yi −∑xi ∑yi |
|
|
− x y |
|
|
a = |
= |
= |
xy |
, |
(36) |
|||
∑(xi − x )2 |
n ∑xi2 −(∑xi )2 |
|
σx2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
b = y −ax . |
|
|
|
|
|
|
(37) |
|
Якщо залежність y = f (x) параболічна, |
то |
задача |
зводиться до |
|||||
знаходження трійки параметрів. Справді, в цьому випадку: y = ax2 +bx +c .
Отже, сума квадратів відхилень рівна: |
|
||||
S(a,b,c)= ∑(yi −axi2 −bxi |
−c)2 . |
|
(38) |
||
i |
|
|
|
|
|
Диференціюючи (38) по a,b,c , отримаємо систему рівнянь для |
|||||
знаходження найбільш ймовірних параметрів: |
|
||||
a∑xi2 + b∑xi + c n = ∑yi ; |
|
||||
|
i |
i |
|
i |
|
|
|
|
|
= ∑xi yi ; |
(39) |
a∑xi3 + b∑xi2 + c∑xi |
|||||
|
i |
i |
i |
i |
|
a∑xi4 + b∑xi3 + c∑xi2 = ∑xi2 yi . |
|
||||
|
i |
i |
i |
i |
|
Ми отримали робочі співвідношення для апроксимації експериментальної залежності поліномами першого та другого степеня. Аналогічно можна отримати формули для знаходження оптимальної кривої (в сенсі найменших квадратів) для довільної фізично обумовленої залежності.
Для прикладу розглянемо визначення параметрів лінійної залежності a і b вольтамперної характеристики лінійного елементу.
Оскільки елемент лінійний, то вольтамперна характеристика матиме вигляд:
U = aI +b .
Отримані експериментальні дані наведені в таблиці.
I, мA |
U, B |
|
|
12.1 |
2.7 |
21.8 |
3.2 |
I, мA |
U, B |
|
|
82.4 |
7.2 |
90.1 |
7.5 |
29.8 |
3.5 |
38.3 |
4.0 |
46.6 |
5.1 |
61.1 |
5.8 |
70.3 |
5.9 |
26
97.0 |
7.7 |
107.3 |
8.7 |
115.2 |
9.0 |
126.6 |
9.5 |
140.0 |
10.2 |
|
За допомогою калькулятора знаходимо (I ≡ x,U ≡ y) |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x ≈ 7.92 10−2 А; |
y ≈ 6.73 В |
|
|
|
|
|
|||||
∑xi |
yi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
= |
xy |
≈ 0.632 В А; |
|
|
x2 ≈ 7.95 10−3 А2; |
|
|
|
y2 ≈51.2 В2 |
|||||||
|
n |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
σx2 =1.68 10−3 А2; |
σy2 =5.95 В2. |
|
|
|
|||||||
|
Використовуючи формули (36), (37), знаходимо: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
a = |
|
xy |
− x y |
= |
0.632 −7.92 10−2 6.73 |
≈ |
59.2 |
B |
; |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
σx2 |
|
A |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.68 10−3 |
|
|
|
|
||||||
b = y −a x = 6.73 −59.2 7.92 10−2 = 2.04 В. Отже, U = 59.2 I + 2.04 .
|
|
|
|
|
Додаток |
|
|
|
|
|
|
27 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
z2 |
|
|
|
|
z |
− |
t 2 |
|
Таблиця 1. Розподіл Гауса: |
f (z)= |
1 |
|
|
2 |
; |
F(z)= |
2 |
2 dt |
||||||||
|
e |
∫e |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
2π |
|
|
|
|
|
|
π |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
f(z) |
|
F(z) |
|
|
|
|
|
z |
|
|
f(z) |
|
|
F(z) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0.0 |
0.399 |
|
0.0 |
|
|
|
|
|
1.6 |
|
0.111 |
|
|
0.890 |
|
||
|
0.2 |
0.391 |
|
0.159 |
|
|
|
|
|
1.8 |
|
0.079 |
|
|
0.928 |
|
|
|
0.4 |
0.368 |
|
0.311 |
|
|
|
|
|
2.0 |
|
0.054 |
|
|
0.954 |
|
|
|
0.6 |
0.333 |
|
0.451 |
|
|
|
|
|
2.2 |
|
0.035 |
|
|
0.972 |
|
|
|
0.8 |
0.290 |
|
0.576 |
|
|
|
|
|
2.4 |
|
0.022 |
|
|
0.984 |
|
|
|
1.0 |
0.242 |
|
0.683 |
|
|
|
|
|
2.6 |
|
0.014 |
|
|
0.991 |
|
|
|
1.2 |
0.194 |
|
0.770 |
|
|
|
|
|
2.8 |
|
0.008 |
|
|
0.995 |
|
|
|
1.4 |
0.150 |
|
0.833 |
|
|
|
|
|
3.0 |
|
0.0044 |
|
0.9973 |
|
||
Таблиця 2. Коефіцієнти Стьюдента tp,k.
|
k |
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
0.90 |
|
0.95 |
0.98 |
0.99 |
0.999 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
2.132 |
|
2.776 |
3.747 |
4.604 |
8.610 |
|
||
|
5 |
2.015 |
|
2.571 |
3.365 |
4.032 |
6.859 |
|
|
|
6 |
1.943 |
|
2.447 |
3.143 |
3.707 |
5.959 |
|
|
|
7 |
1.895 |
|
2.365 |
2.998 |
3.499 |
5.405 |
|
|
|
8 |
1.860 |
|
2.306 |
2.896 |
3.355 |
5.041 |
|
|
|
9 |
1.833 |
|
2.262 |
2.821 |
3.250 |
4.781 |
|
|
|
10 |
1.812 |
|
2.228 |
2.764 |
3.169 |
4.587 |
|
|
|
11 |
1.796 |
|
2.201 |
2.718 |
3.106 |
4.487 |
|
|
|
12 |
1.782 |
|
2.179 |
2.681 |
3.055 |
4.318 |
|
|
|
13 |
1.771 |
|
2.160 |
2.650 |
3.012 |
4.221 |
|
|
|
14 |
1.761 |
|
2.145 |
2.624 |
2.977 |
4.140 |
|
|
|
15 |
1.753 |
|
2.131 |
2.602 |
2.947 |
4.073 |
|
|
|
16 |
1.746 |
|
2.120 |
2.583 |
2.921 |
4.015 |
|
|
|
18 |
1.734 |
|
2.103 |
2.552 |
2.878 |
3.922 |
|
|
Таблиця 3. Коефіцієнти tp. |
|
|
|||||||
|
|
P |
|
|
|
tp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.52 |
|
|
|
0.7 |
|
|
|
|
|
0.68 |
|
|
|
1.0 |
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
1.3 |
|
|
|
|
|
0.89 |
|
|
|
1.6 |
|
|
|
|
|
0.95 |
|
|
|
2.0 |
|
|
|
P
k 0.90 0.95 0.98 0.99 0.999
20 1.725 2.086 2.528 2.845 3.850
25 1.708 2.060 2.485 2.787 3.725
30 1.697 2.042 2.457 2.750 3.646
35 1.689 2.030 2.437 2.724 3.591
40 1.684 2.021 2.423 2.704 3.551
45 1.679 2.014 2.412 2.689 3.522
50 1.676 2.008 2.403 2.677 3.497
60 1.671 2.000 2.390 2.660 3.460
70 1.667 1.995 2.381 2.648 3.436
80 1.664 1.990 2.374 2.639 3.416
90 1.662 1.987 2.368 2.632 3.401
100 1.660 1.984 2.364 2.626 3.391
∞ 1.645 1.960 2.326 2.576 3.291
P |
tp |
0.97 |
|
2.2 |
|
0.98 |
2.4 |
0.991 |
2.6 |
0.995 |
2.8 |
0.997 |
3.0 |
28
Література
1.ГОСТ 8.417-81/СТ СЭВ 1052-78/. Единицы физических величин.
2.ГОСТ 8.11-72 ГСИ. Показатели точности измерений и формулы представления результатов измерения.
3. ГОСТ 8.207-76 ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.
4.Пугачев В.С. Теория вероятностей и математическая статистика.- М.:
Наука, 1979.- 496с.
5.Сквайрс Дж. Практическая физика. М.: Мир, 1971. 246с.
6. Деденко Л.Г., Кершенцев В.В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента. М.: Изд. Моск. ун-та, 1977.- 112с.
7.Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений.- Ленинград:
Наука, 1968.- 96с.
8.Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные мотоды.- М.:
Наука, 1987.- 600с.
9.Орлов А. И. Прикладная статистика. Учебник. - М.: Экзамен, 2006. -
671с.
10.Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Том 1. (2-е изд.). - М.: Мир, 1964 - 511c.
11.Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Том 2. -
М.: Мир, 1967 - 765c.
12.Володарський Є.Т., Кошева Л.О. Статистична обробка даних. Навчальний посібник. – К.: “НАУ друк”, 2008. - 308с.
13.Баховець Б.О., Ковальчук Д.М. Практикум з метрології і основ вимірювань. – Рівне: НУВГП, 2004. – 131с.
| 05_Холера |
| 10.4. Исследование регистров |
| 1112 |
| 12 |
| 1568 |
| 1673 |
| 17 |
| 1703 |
| 1885 |
| 2.2. Практическая работа к теме |