数学建模之曲线拟合
最小二乘曲面拟合插值法
最小二乘曲面拟合插值法
1. 引言
1.1 背景介绍
最小二乘曲面拟合插值法是一种重要的数学建模方法,它在实际工程和科学问题中具有广泛的应用。背景介绍将从最小二乘法和曲面拟合的基本概念入手,引出最小二乘曲面拟合插值法的重要性和必要性。
在数学建模中,最小二乘法是一种用于拟合数学模型与实际数据之间关系的经典方法。通过最小化误差的平方和,最小二乘法能够找到最佳的拟合曲线或曲面,从而准确描述数据的分布规律。曲面拟合则是在二维或三维空间中,用曲面来逼近一组离散数据点的方法,它在地理信息系统、图像处理、计算机辅助设计等领域有着广泛的应用。
最小二乘曲面拟合插值法结合了最小二乘法和曲面拟合的优势,能够更加灵活地适应不规则数据的拟合需求。通过在曲面上插值数据点,可以得到更加平滑和连续的曲面模型,提高了数据的分析和预测精度。
在接下来的将详细介绍最小二乘曲面拟合插值法的原理、算法流程、应用领域以及优缺点,以便更好地理解和运用这一重要的数学建模方法。
1.2 研究目的
研究目的是通过最小二乘曲面拟合插值法,实现对给定数据集的
曲面拟合,从而可以更准确地预测未知数据点的值。目前,曲面拟合
在许多领域都有着广泛的应用,比如地理信息系统中的地形建模、工
程领域中的曲面设计等。我们的研究目的是探讨最小二乘曲面拟合插
值法的原理和方法,分析其在实际应用中的优缺点,为实际工程和科
学研究提供一种更精确的曲面拟合方法。我们希望通过本研究,能够
为相关领域的研究者和实践者提供一个有效的工具,帮助他们更好地
解决曲面拟合问题,提高数据预测的准确性和可靠性。最终的目的是
连续微小线段 nurbs 曲线拟合及插补技术研究
连续微小线段nurbs 曲线拟合及插补技术研究
全文共四篇示例,供读者参考
第一篇示例:
连续微小线段NURBS 曲线拟合及插补技术研究
近年来,随着计算机技术和数学建模的不断发展,曲线拟合及插
补技术在工程领域中扮演着越来越重要的角色。尤其是在数字化制造
和三维建模领域,对于曲线的精确拟合和插补需求日益增加。本文将
重点探讨连续微小线段NURBS 曲线拟合及插补技术的研究现状和发展趋势。
首先我们需要了解什么是NURBS 曲线。NURBS 是
Non-Uniform Rational B-Spline 的缩写,即非均匀有理B-样条曲线。它是一种被广泛应用于计算机图形学和CAD/CAM领域的数学曲线表示方法。NURBS 曲线具有很好的数学性质,能够高效地描述各
种形状的曲线,因此在曲线拟合和插补中得到了广泛应用。
在实际应用中,通常我们需要对一组给定的离散点进行曲线拟合,以便得到一个光滑的曲线。而在拟合过程中,经常会遇到连续微小线
段的情况,即曲线需要通过一系列微小的线段来描述。这时候就需要
借助NURBS 曲线来实现连续的拟合。
对于连续微小线段的NURBS 曲线拟合,需要考虑以下几个关键问题。首先是数据点的采集和处理,即如何从离散的数据点中提取出
连续的线段。其次是曲线的拟合算法,即如何通过数据点来拟合出最优的曲线。最后是曲线的插补技术,即如何在曲线上插入新的点以实现更细致的描述。
在数据点的采集和处理方面,通常可以采用最小二乘法或最小二乘逼近法来实现。这些方法能够有效地从离散的数据点中提取出连续的线段,为后续的曲线拟合打下基础。而对于曲线的拟合算法,常见的方法包括最小二乘法、Bezier 曲线拟合和样条曲线拟合等。这些算法能够根据数据点的特征来拟合出最符合实际情况的曲线。
曲线方程的数学建模
曲线方程的数学建模
曲线方程的数学建模是通过数学语言和符号,将实际问题中的曲线关系用数学公式来描述和表示。具体步骤如下:
1. 确定变量和参数:首先确定需要考虑的变量和参数,将其用符号表示出来,比如x、y是常用的表示自变量和因变量的符号。
2. 确定曲线类型:根据实际问题的要求和特点,确定曲线的类型,比如直线、抛物线、指数函数等。
3. 建立方程模型:根据所选择的曲线类型,选择合适的方程形式,通过对变量和参数的定义,建立数学方程模型来描述曲线。可以使用常见的数学函数,如线性函数、二次函数、指数函数、对数函数等来表示曲线。
4. 确定参数值:根据具体问题的条件和数据,确定参数的具体值。这可以通过实验数据的拟合、变量的测量或者特定条件的设定来实现。
5. 解方程求解:根据所建立的方程模型,通过数学方法解方程,求解出曲线上的点的具体坐标。
6. 模型验证:通过与实际数据对比,验证所建立的数学模型的准确性和有效性。
总之,曲线方程的数学建模可以把实际问题转化为数学问题,
并通过建立方程模型来揭示其中的关系和规律,从而为问题的定量分析和解决提供数学工具和方法。
数学建模Matlab数据拟合详解
z = a0ε + a1
在命令窗口输入: 在命令窗口输入 x=[500*1.0e-6 1000*1.0e-6 1500*1.0e-6 2000*1.0e-6 2375*1.0e-6] y=[3.103*1.0e+3 2.465*1.0e+3 1.953*1.0e+3 1.517*1.0e+3 1.219*1.0e+3] z=log(y) a=polyfit(x,z,1) k1=exp(8.3009) w=[1.55 2.47 2.93 3.03 2.89] plot(x,w,'*') y1=exp(8.3009)*x.*exp( -494.5209*x) plot(x,w,'*',x,y1,'r-')
描出散点图, 在命令窗口输入: 解: 描出散点图 在命令窗口输入 t=[0:1:16] y=[30.0 29.1 28.4 28.1 28.0 27.7 27.5 27.2 27.0 26.8 26.5 26.3 26.1 25.7 25.3 24.8 24.0] plot(t,y,'*') a=polyfit(t,y,1) a= -0.3012 29.3804 hold on y1=-0.3012*t+29.3804 plot(t, y1), hold off
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matlab 曲线拟合 验证数据
文章标题:探索 Matlab 曲线拟合及验证数据的重要性
在数学建模、科学研究和工程分析领域,曲线拟合是一项关键的技术。而Matlab 作为一种流行的科学计算软件,具有强大的曲线拟合功能。本文将结合 Matlab 曲线拟合的相关知识,深入探讨曲线拟合及验证
数据的重要性。
一、曲线拟合概述
曲线拟合是一种通过数学函数来逼近实际数据的方法,其目的是寻找
一个函数模型,使得该模型与实际数据的偏差最小。在 Matlab 中,
可以使用 polyfit 和 polyval 函数进行多项式曲线拟合,或者使用 fit
函数进行更复杂的曲线拟合。
在实际应用中,曲线拟合通常用于分析和预测数据的趋势,识别规律性,以及参数估计等。通过曲线拟合,我们可以更好地理解数据背后
的规律,从而进行科学分析和决策。
二、曲线拟合的深度和广度
曲线拟合的深度包括了模型选择、参数估计和拟合诊断等内容。而曲
线拟合的广度则涉及到了回归分析、非线性拟合、时间序列分析等多
个方面。在进行曲线拟合时,需要全面评估数据的特性,选择合适的
模型,并进行充分的拟合诊断,以确保拟合结果的准确性和可靠性。
在具体实践中,我们需要根据数据的情况,选择合适的拟合模型,并
进行交叉验证、残差分析等方法来验证拟合结果的有效性。只有在深
度和广度上兼具的情况下,我们才能得到高质量的曲线拟合结果。
三、验证数据的重要性
验证数据在曲线拟合中起着至关重要的作用。通过验证数据,我们可
以对拟合结果进行有效性检验,判断拟合模型的有效性,并评估拟合
结果的可靠性。在 Matlab 中,可以利用交叉验证、残差分析、拟合
§4.常见的数学建模方法(1)---数据拟合(曲线拟合)法
279
19.20
wk.baidu.com
372
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20.11
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1. 磷施肥量 x 关于土豆产量 y 的情况 .
描点图为 :
可选择
1 x' e , y ' 为了运用线性模型的最小二乘 法公式 , 令 y 得 y’ = a + bx’ . 由此可算得: a = 0.0232 , b = 0.0073 .
4
组数据应服 从的数学模型,如记 l - 1000 = l’ , l0 – 1000 = b, al0 = k , 则有 l’ = b + kt . 可以算得:
t 42.5,
2 ' t 8100 , l i i 1
4
(l 1000)
i 1
4
0.705,
' t l i i 34.6 i 1
49
36.06
73
37.96
98
41.04
147
40.09
196
41.26
245
42.17
294
40.36
342
42.73
钾施肥量(公斤/公顷)与土豆产量(吨/公顷)关系的实验数据
施肥量 产量
0
数学建模中的参数拟合方法
数学建模中的参数拟合方法数学建模是研究实际问题时运用数学方法建立模型,分析和预测问题的一种方法。在建立模型的过程中,参数拟合是非常重要的一环。所谓参数拟合,就是通过已知数据来推算模型中的未知参数,使模型更加精准地描述现实情况。本文将介绍数学建模中常用的参数拟合方法。
一、最小二乘法
最小二乘法是一种常用的线性和非线性回归方法。该方法通过最小化误差的平方和来估计模型参数。同时该方法的优点在于可以使用简单的数学公式解决问题。最小二乘法的基本思想可以简单地表示如下:
对于给定的数据集合,设其对应的观测值集合为
y,$y_1,y_2,...,y_n$,对应的自变量集合为x,$x_1,x_2,...,x_n$,则目标是找到一组系数使得拟合曲线最接近实际数据点。通常拟合曲线可以用如下所示的线性方程表示:
$$f(x)=a_0+a_1x+a_2x^2+...+a_kx^k$$
其中,k为拟合曲线的阶数,$a_i$表示第i个系数。最小二乘法的目标即为找到一组系数${a_0,a_1,...,a_k}$,使得曲线拟合残差平方和最小:
$$S=\sum_{i=1}^{n}(y_i-f(x_i))^2$$
则称此时求得的拟合数学模型为最小二乘拟合模型。
最小二乘法在实际问题中应用广泛,如线性回归分析、非线性回归分析、多项式拟合、模拟建模等领域。对于非线性模型,最小二乘法的数学公式比较复杂,需要使用计算机编程实现。
二、梯度下降法
梯度下降法是一种优化算法,通过求解函数的导数,从而找到函数的最小值点。在数学建模中,梯度下降法可以用于非线性回归分析,最小化误差函数。
数学建模插值与拟合概要
▪>>[X,Y]=meshgrid(0:1:20,0:1:20); ▪ % 给出加密的插值坐标网格
第二十五页,共66页。
>>Z=interp2(x,y,z,X,Y,’spline’); %在坐标上进行样条插值
画图: >>clf;%清空图形坐标系中的内容
>>mesh(X,Y,Z) %在网格上画出插值的结果
实际问题当中碰到的函数 f (x) 是各种各样
的,有的表达式很复杂,有的甚至给不出数学的式 子,只提供了一些离散数据,警如,某些点上的函 数值和导数值。
第九页,共66页。
4.2 插值方法 选用不同类型的插值函数,逼近的效果
就不同,一般有: 〔1〕拉格朗日插值〔lagrange插值〕 〔2〕分段线性插值
再用 f (x, y) 计算插值,即 z* f(x*,y*).
第十八页,共66页。
第二种〔散乱节点〕:
y
•
••
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
0
x
第十九页,共66页。
已知n个节点
(xi,yi,zi)(i1 ,2 ,.n .).,
其中 (xi , yi ) 互不相同,
构造一个二元函数 zf(x,y),通过全部已知节点,即
最小二乘法拟合指数曲线
最小二乘法拟合指数曲线
在数学建模和数据分析中,最小二乘法是一种常用的数学方法,它常被用来求解拟合问题。拟合问题的目标是找到一条曲线,使其与给定的数据点最为接近。对于指数曲线的拟合,最小二乘法同样可以发挥作用。
首先,我们需要明确指数曲线的函数形式。指数曲线一般可以用以下公式表示:y=ae^(bx),其中a和b都是常数,e是自然对数的底。
其次,最小二乘法的关键思想是找到使得拟合曲线与实际数据点之间的误差最小的参数值。对于指数曲线的拟合,我们可以将误差定义为实际数据点与拟合曲线之间的垂直距离,即残差。最小二乘法的目标是最小化所有数据点的残差的平方和。
为了求解最小二乘曲线拟合问题,我们首先需要构建残差函数。对于给定的数据点(xi,yi),我们可以计算出对应的拟合值fi=
ae^(bxi),然后计算残差ei=yi-fi。然后我们需要最小化所有残差的平方和。可以通过对残差函数进行求导,令导数为0,得到使得残差函数最小的参数值。
解得的参数值即为最小二乘法拟合指数曲线所需要的参数。利用这些参数,我们可以得到拟合的指数曲线方程,并利用该方程进行预测和分析。
最后,我们需要评估拟合结果的好坏程度。常用的评估指标包括平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)等。这些指标可以帮助我们了解拟合结果与实际数据之间的偏差程度,以及拟合模型的预测准确性。
综上所述,最小二乘法是一种有效的拟合方法,可以用于拟合指数曲线。通过构建残差函数并最小化残差的平方和,我们可以求解出使得拟合曲线与实际数据点最为接近的参数值。然后利用这些参数,我们可以得到拟合的指数曲线方程,并进行进一步的分析和预测。当然,我们也需要在评估拟合结果时使用合适的指标来判断拟合的好坏
matlab 三变量二阶曲线拟合
Matlab是一种用于数学建模、仿真和数据分析的强大工具,它提供了丰富的函数库和工具箱,使得用户可以轻松地进行各种数学计算和数
据处理。其中,曲线拟合是数据分析的重要应用之一,通过拟合数据
点所构成的曲线,可以找出数据之间的规律和趋势,从而进行预测和
分析。
在Matlab中进行三变量二阶曲线拟合,通常可以通过多项式拟合的
方法来实现。下面我们将介绍在Matlab中进行三变量二阶曲线拟合
的具体步骤:
1. 数据准备
我们需要准备待拟合的数据。假设我们有三个变量X、Y、Z,并且它
们之间存在二阶关系。我们需要收集足够的数据点,以便进行拟合分析。在Matlab中,可以将数据存储在数组或矩阵中,方便后续的处理。
2. 创建拟合模型
在Matlab中,可以使用polyfit函数来进行多项式拟合。对于三变量二阶曲线拟合,我们可以使用二元二次多项式模型。通过polyfit函数,可以得到拟合模型的系数,从而确定拟合曲线的形状。
3. 拟合曲线绘制
得到拟合模型的系数后,可以使用polyval函数来计算拟合曲线上各点的数值。我们可以使用plot函数将原始数据点和拟合曲线一起绘制出来,以便进行可视化分析。
4. 拟合效果评估
在进行曲线拟合后,我们需要对拟合效果进行评估。在Matlab中,可以使用mean squared error(均方误差)来评价拟合曲线与原始数据点之间的拟合程度。均方误差越小,说明拟合效果越好。
总结
通过以上步骤,我们可以在Matlab中实现三变量二阶曲线拟合。拟合曲线可以帮助我们理解数据之间的关系,对未来的数据进行预测和分析。Matlab提供了丰富的函数库和工具箱,能够帮助我们快速、准确地进行曲线拟合分析。希望以上内容对您有所帮助。曲线拟合是数据分析中的重要步骤之一,它可以帮助我们理解数据之间的关系,并通过拟合曲线来进行预测和分析。在Matlab中,进行三变量二阶曲线拟合可以通过多项式拟合的方法来实现。以下是具体的步骤:
数学建模论文曲线拟合
医疗保障基金额度的分配
信计1051 候武强200511921106
摘要:合理地分配医疗保障基金,提高基金的利用率,扩大医疗保障受益人口是政府和企业面临的难题,而前提是构造出拟合曲线,分析拟合函数的拟合程度,从而为基金的调配以及各种分配方案做方向上的指导。
现有一集团公司为旗下有两个子公司A、B。自1980-2003年的医疗费用支出都给定。我们利用三种不同阶数的多项式数据拟合曲线分析曲线与原始数据的拟合程度。
此模型是依据大量数据而建立的,在充分调研的基础上,我们可将此模型推广到股票分析等应用领域。
关键词:最小二乘法阶数拟合程度
医疗保障基金额度的分配
一.问题的重述.
某集团下设两个子公司:子公司A、子公司B。各子公司财务分别独立核算。每个子公司都实施了对雇员的医疗保障计划,由各子公司自行承担雇员的全部医疗费用。过去的统计数据表明,每个子公司的雇员人数以及每一年龄段的雇员比例,在各年度都保持相对稳定。各子公司各年度的医疗费用支出见下表。
试利用多项式数据拟合,得到每个公司医疗费用变化函数,并绘出标出原始数据的拟合函数曲线。需给出三种不同阶数的多项式数据拟合,并分析拟合曲线与原始数据的拟合程度。
二.问题的分析
对于该问题,我们使用的是最小二乘法对离散的数据进行分析,阶数分别取1阶,2阶,4阶。
将年分,公司A,B的保障基金的数值分别构造成矩阵。
a=[8.28 8.76 9.29 10.73 10.88 11.34 11.97 12.02 12.16 12.83 13.90 14.71 16.11 ...
matlab曲线拟合函数3阶
标题:Matlab曲线拟合函数3阶
一、概述
Matlab作为一种强大的数学计算软件,提供了丰富的数学函数和工具,其中曲线拟合函数是其重要功能之一。曲线拟合是指通过建立数
学模型,使得该模型与已知散点数据最为吻合,从而得到一个可以描
述数据规律的函数。在Matlab中,曲线拟合函数可以通过多项式拟
合的方式进行,本文将重点讨论Matlab中的3阶曲线拟合函数。
二、3阶多项式拟合介绍
3阶多项式拟合是一种常用的曲线拟合方法,其拟合函数可以表示为:
f(x) = a3*x^3 + a2*x^2 + a1*x + a0
其中a3、a2、a1、a0为拟合系数,在进行曲线拟合时,需要通过
已知的数据点来确定这些系数的值,使得拟合函数与实际数据最为接近。
三、Matlab中的3阶曲线拟合函数
在Matlab中,可以利用polyfit函数实现3阶曲线拟合。该函数的调用方式为:
p = polyfit(x, y, 3)
其中x为自变量的数据,y为因变量的数据,3表示进行3阶多项
式拟合。调用polyfit函数后,将得到拟合系数p,其中p(1)对应a3,
p(2)对应a2,p(3)对应a1,p(4)对应a0,即拟合函数为:
f(x) = p(1)*x^3 + p(2)*x^2 + p(3)*x + p(4)
四、使用示例
为了更好地理解3阶曲线拟合函数在Matlab中的应用,以下通过一个示例来演示其具体的使用方法。
示例:假设有如下的数据点(x,y):
x = [0, 1, 2, 3, 4, 5];
y = [1, 3, 7, 13, 21, 31];
数学建模曲线拟合例题
数学建模曲线拟合例题
一、概述
形象的说,拟合就是把平面上一系列的点,用一条光滑的曲线连接起来。因为这条曲线有无数种可能,从而有各种拟合方法。拟合的曲线一般可以用函数表示,根据这个函数的不同有不同的拟合名字。
1.名称:如果待定函数是线性,就叫线性拟合,否则叫作非线性拟合。表达式也可以是分段函数,这种情况下叫作样条插值。
2.区分:拟合以及插值还有逼近是数值分析的三大基础方法,通俗意义上它们的区别在于:拟合是已知点列,从整体上靠近它们;插值是已知点列并且完全经过点列;逼近是已知曲线,或者点列,通过逼近使得构造的函数无限靠近它们。
二、方法及应用
我们手工求解时比较简便实用的方法是最小二乘法。即下图所示:
具体推导步骤如下:
设拟合直线y=a+bx,有任意观察点(xi,yi)且误差为di=yi-(a+bxi)。当D等于di平方的累加和取最小值时,直线拟合度最高。
而在matlab中数据拟合的原理是最小拟合也是运用了最小二乘
原理,其中polyfit与polyval是最基本的拟合方法。
在实际运用中我们最常使用polyfit与polyval函数用来进行拟合求解。
polyfit函数用以拟合横、纵轴数据得到拟合多项式储存在p中,而polyval用于计算出每个横轴坐标x在拟合多项式p中对应的函数值。
三、例题
【例题一】
x从1到9,y为9,7,6,3,-1,2,5,7,20,运用polyfit 和polyval命令计算其多项式系数。
得结果多项式系数:P=0.1481-1.40301.85378.2698 y=0.1481x^3-1.4030x^2+1.8537x+8.2698
双指数拟合曲线
双指数拟合曲线
In the realm of mathematical modeling, the concept of the double exponential fitting curve holds significant importance. This curve, also known as the double exponential function, is a type of mathematical relationship that is characterized by two exponential terms, each with its own base and exponent. This fitting curve is often employed in various fields, including statistics, engineering, and the natural sciences, to describe data that exhibits both exponential growth and decay characteristics.
在数学建模领域,双指数拟合曲线概念具有重要意义。这种曲线,也被称为双指数函数,是一种数学关系,其特点在于包含两个指数项,每个指数项都有自己的底数和指数。这种拟合曲线常被应用于多个领域,包括统计学、工程学以及自然科学,用以描述同时具有指数增长和衰减特性的数据。The essence of the double exponential fitting curve lies in its ability to capture complex patterns in data. It offers a more flexible and accurate representation of data compared to traditional single exponential models. By adjusting the parameters of the two exponential terms, the curve can be tailored to fit a wide range of data sets, from those exhibiting gradual changes to those with rapid fluctuations.
拟合对数曲线
拟合对数曲线
对数曲线是一种经典的数学曲线,它以其独特的形状和特性而在科学和工程领域得到广泛应用。在拟合对数曲线时,我们通常会使用非线性最小二乘法来找到最佳拟合参数,以使模型尽可能地与实际数据相匹配。
首先,让我们来了解一下什么是对数曲线。对数曲线是由指数函数(即幂函数)的反函数(即对数函数)所定义的曲线。其中最常见的是自然对数曲线(以e为底的对数),其方程为y = ln(x)。自然对数曲线的形状类似于一个单调递增的S形曲线。
在实际应用中,拟合对数曲线可以用于多个领域,如生物学、经济学、物理学等。下面是一些相关参考内容,可以帮助你更好地理解和应用对数曲线拟合:
1. 对数曲线的数学性质:
- 对数曲线的定义和性质:对数曲线是指数函数的反函数,
有特定的单调递增和有界性质。
- 对数曲线的导数和积分:对数曲线的导数为1/x,积分为
xln(x)-x。
- 对数曲线的渐近线:对数曲线在x趋近于0和无穷大时,
有特定的渐近线。
2. 对数曲线的拟合方法:
- 非线性最小二乘法:对数曲线通常需要使用非线性最小二
乘法进行拟合,该方法可以根据实际数据找到最佳的拟合参数。 - 拟合指数函数并取对数:对于某些情况下,可以先将实际
数据拟合成指数函数形式,然后再取对数来得到对数曲线模型。 - 使用专业数学建模软件:使用一些专业的数学建模软件
(如MATLAB、Python中的SciPy库等)可以更方便地进行
对数曲线拟合。
3. 对数曲线的应用案例:
- 生物学应用:对数曲线拟合在生物学中广泛应用于模拟生
物体的生长和代谢过程,比如人口增长模型、细胞生长模型等。 - 经济学应用:对数曲线可以用于拟合经济数据中的趋势变化,如GDP增长模型、股票价格模型等。
拟合曲线公式
拟合曲线公式
拟合曲线公式是一种可以用来描述函数曲线的工具,它可以用来帮助我们更好地理解和探索数据中的规律和要素。它的应用非常广泛,可以用在工程学,物理,生物,经济学,数学和其他学科领域中。在本文中,我们将讨论拟合曲线公式的一般形式,分析它们如何将资料转换为可控的分类模型,以及如何改变拟合曲线公式以适应非线性的实际现象。
拟合曲线公式是一个基于数学理论的模型,它可以用来描述几何学曲线,也可以用来描述复杂的函数关系。拟合曲线公式通过根据斜率来描述函数的曲线表现,拟合曲线的公式可以让我们根据实际现象来拟合我们想要的函数曲线。
拟合曲线公式的一般形式是:
y = f(x) = a + b1x1 + b2x2 + ... + bnxn
其中,a表示零点的偏移量,x1到xn表示各种变量,b1到bn
表示与这些变量相关的系数。
拟合曲线公式可以用来描述复杂的非线性变化,而这些变化可以表示为一个简单的函数关系。例如,如果我们要拟合曲线来对流体流量进行模拟,可以使用拟合曲线公式来描述流体的非线性变化,如流速和流量的关系。
拟合曲线公式的另一个应用是分类模型。它可以将一个复杂的、不同条件下的实际现象抽象出来并精简为几个变量,而这些变量就可以用来表示复杂的现象。通过使用拟合曲线公式,可以根据不同的变
量构建出不同的函数曲线,并将这些不同函数曲线抽象成一些可以被控制的分类模型。这样,拟合曲线公式就可以用来分析实际现象,从而更好地掌握实际现象的规律性,并帮助实现预测分析。
拟合曲线公式不仅可用于描述现象,也可以用来改变现象,以便更好地满足用户的要求。例如,当需要模拟复杂的非线性现象时,可以改变拟合曲线公式以更适应实际现象。通过调整拟合曲线公式中的参数和变量,可以让拟合曲线更好地描述实际变化,从而更加准确地模拟出实际现象。
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lnc, lnt 关系图 0 -0.2 0 1 2 3 4
lnc
-0.4 -0.6 -0.8 -1 lnt 系列1
作 lnc ~lnt 的图,发现原来的曲线不但没变直,反而更加弯曲了。说明这 个类型的经验公式更不适合了。
Ⅳ、又重新选型,选用 y=aebx 型,再试探 y=lncA x=t
lnc, t 关系图 0 -0.2 0 10 20 30 40
14 0.687 0.691
17 0.64 0.638
27 0.493 0.488
31 0.44 0.439
c=1.003819exp(-0.02669t)
c,t 关系图 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 t 30 40 系列1 系列2
c
c, t¹ Ø Ï µ Í ¼ 1
© ¨mol/L£ c£
0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 t£ ¨min£ ©
3
µ Á Ï Ð 1
30
40
Ⅱ、选 y
1 型试探,将曲线变直,这时 ax b
y=1/cA x=t 算得 1/cA 为:
T 1/cA 2 1.005 5 1.018 8 1.28 1/cA~ t 数表 11 14 1.335 1.445 17 1.568 27 2.028 31 2.273 35 2.507
第4章 曲线拟合
• 在化工实验数据处理中,我们经常会遇到 这样的问题,即已知两个变量之间存在着函数 关系,但是,不能从理论上推出公式的形式, 要我们建立一个经验公式来表达这两个变量之 间的函数关系。 • 二元溶液的溶解热与浓度的函数关系 • 反应物的浓度与反应时间的函数关系 • 做散点图,选经验方程,曲线变直,相关 系数对比,求出常数
lnc
-0.4 -0.6 -0.8 -1 t 系列1
作 t ~lncA 的图, 作出图来,是一条很好的直线,说明这组实验数据,服从 cA=aebt 型经验方程。 对照一级反应动力学的积分式: c=cA0e-kt 说明我们所作的结果,事实上证明了这个液相反应是一级反应, a 相当于反应物 A 的初始浓度 cA0。 b 相当于反应速率常数 k。
相关系数 c, t r2 r 0.98803
1/c,t
lnc,lnt
lnc,t 0.9997
0.9849 0.85446
0.994 0.99242 0.92437 0.99985
t c c计算
2 0.948 0.952
5 0.879 0.878
8 0.813 0.811
11 0.749 0.748
1/c, t 关系图 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 10 20 t 30 40
1/c
系列1
Ⅲ、再选用 y=axb 型作试探,将此曲线变直 y=lncA x=lnt 算得:
Lnt lncA 0.693 -0.053 1.61 -1.09 2.08 -2.07 lncA ~lnt 的数表 2.84 2.64 -0.289 -0.375 2.83 -0.446 3.296 -0.707 3.434 -0.821 3.555 -0.939
1
在某液相反应中,不同时间下测的某组成的浓度见下表, 试作出其经验方程。 浓度随时间的变化关系 2 5 8 11 14 17 27 31 时间 t(min) 浓度 cA 0.948 0.879 0.813 0.749 0.687 0.640 0.493 0.440 (mol/L)
35 0.391
Ⅰ、首先将实验数据 t~cA 作图,图像表明,这是一条曲线,不是 y=a+bx 型直线,因此,对照样板曲线重新选型。
确定方程式的常数,相关系数对比
t lnc
2 -0.0534 b
5 -0.129 a
8 -Байду номын сангаас.207 exp(a)
11
14
17
27
31 -0.821
35 -0.939
-0.289 -0.3754 -0.4463 -0.7072 lnc=a+bt
-0.0267 0.00381 1.00382 c=exp(a+bt)=exp(0.003812-0.02668t)=1.003819exp(-0.02669t)