Визначення параметрів емпіричних формул по способу найменших квадратів у випадку лінійної залежності
Нехай необхідно установити залежність між двома величинами x і y . Зробимо n вимірів і результати занесемо в таблицю
x
x1
x2
…
xn
y
y1
y2
…
yn
Будемо розглядати xі і yі як прямокутні декартові координати точок на площі:
M1(x1 , y1) , M2(x2 , y2) , ... , Mn(xn , yn)
Припустимо, що ці точки майже лежать на деякій прямій, як показано на рис. 5.1 , отже, між x і y існує лінійна залежність, тобто
y=ax+b , (5.1)
де a , b – const і їх необхідно визначити.
Рисунок 5.1 – Зображення точок на площині
Точки Mi(xі , yi) тільки приблизно лежать на прямій, отже, і формули є наближеними. Таким чином, якщо підставити у формулу ах + b – у = 0 координати xi , yi з таблиці, то одержуємо рівності:
, (5.2)
де - відхилення.
Потрібно підібрати коефіцієнти a і b так, щоб відхилення були по можливості малими по абсолютній величині. Відповідно до методу найменших квадратів, підберемо коефіцієнти a і b так, щоб сума квадратів відхилень
(5.3)
була найменшою.
Підставляючи рівності (5.2) у формулу (5.3) одержуємо:
(5.4)
Змінна величина U є функцією двох змінних a і b , де a і b необхідно визначити; xi і yi - змінні, отримані в результаті вимірів. Підберемо параметри a і b так, щоб функція U одержала можливо менше значення, тобто
Знайдемо частки похідні функції U по a і b , дорівняємо їх нулю, одержимо нормальну систему:
(5.5)
Із системи (5.5) визначають параметри a і b емпіричної формули (5.1) .