Лекция 09.
Оценка качества модели

Оценка качества показывает, насколько теоретические вычисления по построенной модели отклоняются от экспериментальных данных. Наличие связи двух переменных называется корреляцией.

Если оценка качества применяется до исследования, то она решает задачу: есть ли связь между входом X и выходом Y и оценивает силу этой связи.

1. Линейный коэффициент корреляции

Линейный коэффициент корреляции указывает, есть ли между двумя рядами X и Y линейная зависимость и какой силы. Вычисляется по следующей формуле:

m_x , m_y , m_xy — математическое ожидание x, y, xy:

Дисперсия σ_x²  и σ_y² показывает, насколько разбросаны точки от средней величины:

Линейный коэффициент корреляции может иметь знак плюс или минус. Положительная его величина свидетельствует о прямой связи между X и Y. Чем ближе KR к +1, тем связь более тесная. Отрицательная величина его свидетельствует об обратной связи; в этом случае границей является –1. Близость KR к нулю свидетельствует о слабой связи между X и Y (см. рис. 9.1).

Рис. 9.1.

2. Нелинейный коэффициент корреляции

Рис. 9.2.

Нелинейный коэффициент корреляции вычисляется по следующей формуле:

P — разброс между реальными точками и средней величиной: bug09.07. средним значением?

D — разброс между гипотетической кривой и реальными точками:

??

R — разброс между гипотезой и средней величиной:

??

3. Коэффициент корреляции двух динамических рядов

X и Y представляются в виде рядов z_i и u_i для того, чтобы исключить постоянную составляющую: z_i = x_i – m_x
u_i = y_i – m_y

При r –> 1 имеет место тесная корреляция. При r –> 0 процессы взаимно ортогональны, корреляции нет, процессы не связаны друг с другом.

bug09.09 Более ясные рисунки

4. Корреляция внутри динамического ряда

Исследуется сила связи между прошлым и настоящим одного процесса. Для этого сигнал сравнивают с самим собой, сдвинутым во времени, и вычисляют коэффициент корреляции двух динамических рядов (см. п. 3).

bug09.12. Неясный рисунок

5. Поиск периодичности ряда

Есть ли периодичность в динамическом ряду, можно выяснить, проделав прямое преобразование Фурье и рассмотрев спектр исследуемого сигнала. Об этом рассказывается в лекции 07 «Модель динамической системы в виде Фурье представления (модель сигнала)»

6. Зависимость динамики ряда Z от двух динамических факторов X и Y

Рис. 9.5.

Коэффициент множественной корреляции R:

7. Связь двух признаков

Формула

где K — это коэффициент ассоциаций, позволяет выяснить, имеется ли какая-либо связь между двумя признаками. Если данный коэффициент близок к единице, то в этом случае можно говорить о существовании такой связи.

Пример. Попытаемся с помощью данной формулы выяснить, есть ли связь между ростом и весом человека? Пусть в нашем распоряжении имеются данные о весе и росте 500 человек:

По формуле: K = (304 · 67 – 17 · 112)/(304 · 67 + 17 · 112) = 0.83. Так как величина 0.83 близка к 1, то можно говорить о существовании определенной связи между весом и ростом.