Vajad kellegagi rääkida?
Küsi julgelt abi LasteAbi
Logi sisse

Mõõtmistulemuste võrrandite lahendamine vähimruutude meetodil (0)

1 Hindamata
Punktid

Iseseisev töö nr 4. Mõõtmistulemuste võrrandite lahendamine vähimruutude meetodil.


Ülesanne 1. Antud on kolm lineaarset mõõtmistulemuste parameetrilist võrrandit:
  • Leida tundmatute parameetrite X ja Y kõige tõenäolisemad väärtused vähimruutude meetodil. Mõõtmistulemused on võrdsete kaaludega.
    Kuna mõõtmistulemused on võrdsete kaaludega, siis paregusel juhul neid arvestama ei pea ja kaalumaatriksit arvutustes kasutada ei ole vaja. Vastavalt ette antud võrranditele kirjutame välja maatriksid A (Tabel 1) ja L (Tabel 2), mis vastavalt koosnevad tundmatute muutujate X ja Y kordajatest ning paremal pool võrdusmärki asetsevatest suurustest (mõõtmistulemustest).
    Tabel 1. Maatriks A
    1
    2
    2
    -3
    2
    -1
    Tabel 2. Maatriks L
    10.5
    5.5
    10
    Neid kahte maatriksit alusena võttes ning kasutades valemit X= (ATA)-1ATL leiame muutujate X ja Y tõenäolisemad väärtused. Maatriksite korrutamisel tuleb järgida valemis ette nähtud järjekorda . Excel’is maatriksite korrutamiseks kasutame MMULT funktsiooni, mille tarbeks tuleb esmalt ära märkida tulemusmaatriksi suurus. See kujuneb algmaatriksite kaudu- ridade arv on võrdne esimese maatriksi ridade arvuga ning veergude arv teise maatriksi veergude arvuga. Tulemuseks saame maatriksi X (Tabel 3) otsitavate muutujatega X ja Y.
    Tabel 3. Maatriks X muutujate X ja Y väärtustega
    6.1
    2.2
  • Leidke hälbed  vi ehk parandid mõõtmistulemustele, et mõõtmistulemused rahuldaksid geomeetrilisi tingimusi.
    Parandite leidmiseks on meil vajalikud maatriksid A, X ja L. Vastavalt valemile V= AX-L leiame hälvete maatriksi V (Tabel 4). Näeme, et parandid on suhteliselt väikesed.
    Tabel 4. Hälvete maatriks V
    0.02
    0.03
    -0.04
  • Kontrollige võrrandite kehtivust leitud parameetrite ja hälvete asetamisega võrranditesse 1, 2, 3.
    Asetades suurused maatriksitest X ja V esialgsetesse võrranditesse, siis näeme, et võrrandite mõlemad pooled annavad sama tulemuse. Järelikult rahuldavad leitud parandid ning muutujad X ja Y antud võrrandeid .
    Ülesanne 2.  Moodustage eelmises ülesandes antud mõõtmistulemuste võrrandite alusel normaalvõrrandid ja lahendage need. Normaalvõrrandite moodustamiseks kasutage tabeli meetodit. Normaalvõrrandid lahendage maatriksite abil.
    Kõigepealt leiame tabelisse (Tabel 5) vajalikud suurused ülesandes 1 antud võrranditest 1-3. Tabelis olevad suurused a on muutuja X ees olevate kordajate väärtused; b on muutuja Y ees olevate kordajate väärtused ning l on võrrandites paremal poolel olevate mõõtmistulemuste väärtused.
    Tabel 5. Normaalvõrrandite moodustamine tabeli kujul
    Normaalvõrrandite koostamiseks on meil vaja leida suuruste a2, b2, ab, al ja bl väärtuste summad . Saame kaks normaalvõrrandit: 9x-6y=41.5 ja -6x+14y=-5.5.
    Nende normaalvõrrandite lahendamiseks maatriksite abil on meil tarvis leida maatriksid N ja B. Maatriks N koosneb normaalvõrrandite muutujate ees olevatest kordajatest ning maatriks B võrrandite paremal poolel asuvatest väärtustest.
    Tabel 6. Maatriks N
    9
    -6
    -6
    14
    Tabel 7. Maatriks B
    41.5
    -5.5
    Otsitavate parameetrite X ja Y väärtuste leidmine käib valemi X= N-1B abil. Suurus N-1 tähistab maatriksi N pöördmaatriksit (MINVERSE). Kahe maatriski korrutisena saame maatriksi X (Tabel 8), mis sisaldab otsitavate muutujate väärtusi.
    Tabel 8. Maatriks X
    6.1
    2.2
    Leitud muutujate X ja Y normaalvõrranditesse asetades, saame samad väärtused, mis saime tabeli abil võrrandeid koostades. Lisaks ühtivad muutujate väärtused esimeses ülesandes leitud väärtustega.
    Ülesanne 3. Antud on kolm mittelineaarset mõõtmistulemuste parameetrilist võrrandit:
  • Leida tundmatute parameetrite x ja y kõige tõenäolisemad väärtused vähimruutude meetodil. Mõõtmistulemused on kaaludega vastavalt 2, 4 ja 6. Esialgsete x ja y väärtustena kasutage x0 = 3.5 ja y0 = -2.3.
    Ülesande lahendamisek kasutame lähenduste meetodit ja lõpetame lahendamise kui leitud parandid on tühiselt väikesed (praegusel juhul väiksemad kui 0,05). Etteantud võrranditest leiame osatuletised muutuja x () ja seejärel muutuja y () järgi. Vastavad osatuletised lähtevõrranditest on toodud tabelis 8.
    Tabel 9. Osatuletised muutujate x ja y järgi
    Võrrnad
    1
    2x
    2
    2
    -4
    12y
    3
    6x+4y
    4x+10y
    Kokku saame 6 osatuletist. Kuna igal mõõtmistulemusel on selles ülesandes oma kaal, siis peame neid arvutuste juures arvestama ning eelnevalt koostama kaalumaatriksi W (Tabel 10).
    Tabel 10. Kaalumaatriks W
    2
    0
    0
    0
    4
    0
    0
    0
    6
    Järgnevalt moodutame Jacobi maatriksi (Tabel 11). Selleks leiame osatuletiste väärtused esialgsete muutujate x ja y väärtustega. Esialgsete muutujate väärtustega tuleb leida ka võrrandite väärtused. Tegelike mõõtmistulemuste ja esialgsete parameetrite põhjal leitud väärtuste vahe annab meile K maatriksi (Tabel 12).
    Tabel 11. Jacobi maatriks
    7
    2
    -4
    -27.6
    11.8
    -9
    Tabel 12. K maatriks
    -0.15
    -0.24
    0.00
    Nagu eelpool mainitud , siis peame arvestama mõõtmistulemuste kaaludega. Seetõttu toimub parandite leidmine valemi X= (JTWJ)-1JTWK abil, kus JT on maatriksi J transponeeritud (TRANSPOSE) maatriks ja (JTWJ)-1 on maatriksite JT, W ja J korrutise pöördmaatriks (MINVERSE). Olemasolevate maatriksite põhjal saame leida muutujate x ja y parandid δx ja δy. Valemit järgides saame tulemuseks maatriksi X (Tabel 13), mis sisaldab endas muutujate x ja y parandeid (δx ja δy).
    Tabel 13. Maatriks X muutujate x ja y paranditega esimesest lähendusest
    0.003
    0.007
    Näeme, et δx oleks arvutuste lõpetamiseks piisavalt väike, kuid δy on veel liialt suur. Jätkame teise lähendusega. Arvutused toimuvad samamoodi. Ainuke erinevus on selles, et kasutatavate muutujate suurus kujuneb esialgsete väärtuste ja esimeses lähenduses leitud parandite summana (x0+ δx ja y0+ δy). Arvutused läbi tehes saame uue X maatriksi (Tabel 14), mis sisaldab endas uusi parandeid.
    Tabel 14. Maatriks X muutujate x ja y paranditega teisest lähendusest
    -0.000020
    0.000015
    Näeme, et parandid on teise lähenduse tulemusena väga väikesed ning kolmanda lähenduse tulemuseks oleksid need nullid. Kuna mõõtmistulemused on antud 0,1 täpsusega, siis võib lähendused katkestada kui parandid on vähem kui pool mõõtmistulemuste viimase koha ühikust. Seega piirdume siinkohal kahe lähendusega ja muutujate väärtusteks saame x= 3,5 ja y= -2,3.
  • Leidke hälbed vi ehk parandid mõõtmistulemustele, et mõõtmistulemused rahuldaksid geomeetrilisi tingimusi.
    Hälvete leidmine toimub valemi V= JX-K abil. Tulemuseks saame maatriksi V (Tabel 15), mis sisaldab endas kolme hälvet (üks iga võrrandi kohta). Näeme, et kõige suurem halve kuulub esimesele võrrandile ning kõige väiksem teisele.
    Tabel 15. Hälvete maatriks V
    0.19
    0.02
    -0.03
  • Kontrollige võrrandite kehtivust leitud parameetrite ja hälvete asetamisega võrranditesse 1, 2, 3.
    Lõplike muutujate x ja y väärtuste ning leitud hälvete asetamisel algvõrranditesse näeme, et võrrandite vasakud pooled võrduvad parema poolega. Järelikult leitud parameetrid ja hälbed rahuldavad antud võrrandeid.
  • Vasakule Paremale
    Mõõtmistulemuste võrrandite lahendamine vähimruutude meetodil #1 Mõõtmistulemuste võrrandite lahendamine vähimruutude meetodil #2 Mõõtmistulemuste võrrandite lahendamine vähimruutude meetodil #3 Mõõtmistulemuste võrrandite lahendamine vähimruutude meetodil #4 Mõõtmistulemuste võrrandite lahendamine vähimruutude meetodil #5 Mõõtmistulemuste võrrandite lahendamine vähimruutude meetodil #6
    Punktid 50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.
    Leheküljed ~ 6 lehte Lehekülgede arv dokumendis
    Aeg2015-12-24 Kuupäev, millal dokument üles laeti
    Allalaadimisi 5 laadimist Kokku alla laetud
    Kommentaarid 0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
    Autor Aigar Nõgene Õppematerjali autor
    Kuna mõõtmistulemused on võrdsete kaaludega, siis paregusel juhul neid arvestama ei pea ja kaalumaatriksit arvutustes kasutada ei ole vaja. Vastavalt ette antud võrranditele kirjutame välja maatriksid A (Tabel 1) ja L (Tabel 2), mis vastavalt koosnevad tundmatute muutujate X ja Y kordajatest ning paremal pool võrdusmärki asetsevatest suurustest (mõõtmistulemustest). Maatriksite korrutamisel tuleb järgida valemis ette nähtud järjekorda. Excel’is maatriksite korrutamiseks kasutame MMULT funktsiooni, mille tarbeks tuleb esmalt ära märkida tulemusmaatriksi suurus. See kujuneb algmaatriksite kaudu- ridade arv on võrdne esimese maatriksi ridade arvuga

    Sarnased õppematerjalid

    Mõõtmistulemuste võrrandite lahendamine vähimruutude meetodil
    10
    docx

    Mõõtmistulemuste võrrandite lahendamine vähimruutude meetodil.

    Praktikum nr 4. Mõõtmistulemuste võrrandite lahendamine vähimruutude meetodil. Ülesanne 1. Antud on kolm lineaarset mõõtmistulemuste parameetrilist võrrandit: 1) Kõigepealt tuleb meil ülesande lahendamiseks leida tundmatute parameetrite x ja y kõige tõenäolisemad väärtused vähimruutude meetodil. Arvestada tuleb ka, et mõõtmistulemused on vastavalt kaaludega 6, 4 ja 3. Ülesande lahendamiseks peame parameetriliste võrrandite abil koostama maatriksid A (Tabel 1) ja L (Tabel 2), mis vastavalt koosnevad tundmatute ees asetsevatest kordajatest ja paremal pool võrdusmärki asetsevatest väärtustest. Lisaks veel mõõtmistulemuste kaaludest moodustatud kaalumaatriks W (Tabel 3). Tabel 1. Maatriks A 3 2 2 -3 6 -7 Tabel 2. Maatriks L 7.8 5.55 8.5 Tabel 3. Kaalumaatriks W 6 0 0 0 4 0 0 0 3

    Geodeesia
    Nivelleerimisvõrgu tasandamine
    16
    docx

    Nivelleerimisvõrgu tasandamine

    Praktikum nr 5. Nivelleerimisvõrgu tasandamine. Ülesanne 1. Tabelis 1 on antud lahtise nivelleerimiskäigu mõõtmisandmed. Lähtepunktide kõrgused on HA=34,286 m ja HB= 41,522 m. Koostada mõõtmistulemuste võrrandid ja maatriksid ning leida tundmatute punktide kõrgused ja standardhälbed ning mõõtmistulemuste parandid vähimruutude meetodil. Koostada tasandustulemuste koondtabel(Tabel 10). Tabel 1.Nivelleerimiskäigu mõõtmisandmed. Vastavalt lähteandmetele koostame parameetrilised võrandid geomeetrilise v nivelleerimise prototüüpvõrrandi Hj-He=ΔHej+ ΔH eeskujul. Vastavalt saame neli ej parameetrilist võrrandit: H1-HA=2,179+v1 H2-H1=3,243+v2 H3-H2=-3,797+v3 HB-H3=5,608+v4

    Geodeesia
    GPS võrgu tasandamine
    16
    docx

    GPS võrgu tasandamine

    Praktikum nr. 8. GPS võrgu tasandamine Tasandada joonisel 1 kujutatud GPS-võrk maatriksite abil. Koostage mõõtmistulemuste võrrandid, A, L ja W maatriksid. Lähtepunktide koordinaadid on antud tabelis 1. Mõõdetud vektorite pikkused kooskovariatsioonimaatriksi elementidega on toodud tabelis 2. Joonis 1. Tasandatav GPS-võrk Tabel 1. Lähtepunktide geotsentrilised koordinaadid (WGS84) Punkt X (m) Y (m) Z (m) - - 4390283. A 1683429.8 4369532.52 745

    Geodeesia
    Kõrgema matemaatika üldkursus
    28
    pdf

    Kõrgema matemaatika üldkursus

    3 2 -1 0 2 3 4 3 -5 1 2 -3 4 1 1 4 2 -1 0 2 2 3 2. Arvutada: D = 2 - 1 0 5 ; DA = A 1 -1 6 5. -3 1 2 0 4 3 2 1 1. Crameri valemid ehk lineaarse võrrandisüsteemi lahendamine determinantide abil. Dk Xk = , k = 1,2 ....n, DA kus DA on süsteemi maatriksi determinant ja Dk on determinant, milles süsteemi determinandis k- veerg on asendatud vabaliikmete veeruga. Crameri peajuht 1) vorrandisusteemi tundmatute arv m ja vorrandite arv n on vordsed, st nm ; 2) tundmatute kordajatest moodustatud determinant on nullist erinev.

    Kõrgem matemaatika
    Kõrgem matemaatika- lineaaralgebra
    81
    pdf

    Kõrgem matemaatika / lineaaralgebra

    Determinandi põhiomadused 5. Maatriksi elemendi minor. Alamdeterminant. Determinandi arendus rea ja veeru järgi. Determinantide teooria põhivalem. 6. Regulaarse maatriksi mõiste. Pöördmaatriksi definitsioon ja elementide leidmise eeskiri. Pöördmaatriksi omadused. 7. Lineaarse võrrandisüsteemi definitsioon. Võrrandisüsteemi kordajad, vabaliikmed, lahend. Vasturääkiv, kooskõlaline, määratu süsteem. Süsteemi maatriks ja laiendatud maatriks. 8. Süsteemi lahendamine Crameri valemitega. Maatriksi minor. Maatriksi astak. Maatriksi ridade ja veergude elementaarteisendused. Maatriksi rea juhtelement, treppmaatriks. Treppmaatriksi astak. Kronecker-Capelli teoreem 9. Gaussi meetodi sisu. 10. Kompleksarvu mõiste, imaginaarühik, kompleksarvu reaalosa ja imaginaarosa, kompleksarvude võrdsus, kaaskompleksarv. Kompleksarvude liitmise, korrutamise ja jagamise valemid. Kompleksarvu moodul, argument ja trigonomeetriline kuju

    Algebra I
    Kõrgem matemaatika
    22
    doc

    Kõrgem matemaatika

    Erilahendi korral on C-le antud konkreetne arvuline väärtus. 8. Lineaarse võrrandisüsteemi maatrikskuju. Maatrikskujul antud võrrandisüsteemi lahendamisest. maatrikskuju: AX = B. võrrand, kus maatriks ise on otsitavaks. süsteemil on üks lahend, kui süsteemi maatriksil A leidub pöördmaatriks A-1 (detA on nullist erinev) ja võrrandeid ja tundmatuid on ühepalju (m = n). lahend avaldub: X = A-1B näiteks: Crameri valemid: 9. Lineaarse võrrandisüsteemi lahendamine Gaussi meetodiga. Esimeses etapis viiakse laiendatud maatriks elementaarteisendustega astmelisele kujule: a) Ainult nullidest koosnev rida paikneb allpool neist ridadest, kus on nullist erinevaid elemente. Sellise rea võib ka kirjutamata jätta edaspidi. b) Rea nn juhtelemendiks on võetud rea kõige vasakpoolsem nullist erinev element, millest allpool samas veerus on ainult nullid.

    Kõrgem matemaatika
    Konspekt eksamiks
    8
    doc

    Konspekt eksamiks

    Regulaarse maatriksi A pöördmaatriks A-1 nim maatriksid, mile korral A·A -1=A-1=E Tingimus A ruutmaatriks. Leidmine: a) kontrollida, et DA0 b) võtta A asemel AT c) asendada AT adjugeeritud ~ maatriksiga A = Ai j iga element on astmes i+j selle elemendi alam det. -1 1 ~ d) kirjuta välja pöördmaatriks A = ×A DA 10. Graameri reegel. Kui võrdse otsitavate ja võrrandite arvuga lineaarvõrrandite süsteemi maatriks A on regulaarne (DA0), siis on süsteemil üks lahend xj=Dj/DA (j=1,2,...,n) tingimus n=m Dj saadakse süsteemi determinandist D j-nda veeru asendamisel vabaliikmete veeruga. a11a12 . .d1. .a1n - Aj 1 a21a22 . .d 2 . .a2n xj = = A A.............. an1an 2. .d n . .ann 11. Tuletise mõiste ja sisuline tähendus, muutumise määr ja tuletis, tuletis ja kõvera kallak (st tõus või langus)

    Kõrgem matemaatika




    Meedia

    Kommentaarid (0)

    Kommentaarid sellele materjalile puuduvad. Ole esimene ja kommenteeri



    Sellel veebilehel kasutatakse küpsiseid. Kasutamist jätkates nõustute küpsiste ja veebilehe üldtingimustega Nõustun