模型是用某一段范围内的数据建立的,超出这段范围就可能失效。相信一个预测之前,先检查它的数值是否可能,以及它离数据有多远。
这一课属于不完整信息下选择模型。它把说明模型的局限并改进模型的最后一步讲得更细。
相信预测之前要检查什么?
按顺序问三个问题。
- 预测出来的数值在现实中可能吗?
- 在这个输入值上,规则还成立吗?
- 这个输入值离我用的数据有多远?
前两个问题只要有一个答“不”,或者第三个问题的间隔很大,这个预测就要加一句警告。
例子:一支燃烧的蜡烛
一支蜡烛点燃时长20 cm。每隔一小时量一次长度L(cm)。
| t(小时) | 1 | 2 | 3 | 4 |
|---|---|---|---|---|
| L(cm) | 18 | 16 | 14 | 12 |
建立模型。 每小时缩短2 cm,所以L = 20 − 2t。核对:t = 3时,20 − 6 = 14,和表格一致。
预测t = 12。 L = 20 − 24 = −4 cm。蜡烛的长度不可能是负数,所以这个预测没有通过第一个问题。
找出界限。 蜡烛烧完时L = 0,即20 − 2t = 0,得t = 10。模型适用于0 ≤ t ≤ 10。
写出说明。 模型适用于0 ≤ t ≤ 10。到t = 12时蜡烛早已烧完,实际长度是0 cm。
数据只记录到第4小时,所以预测第8小时的长度,要靠“燃烧速度不变”这个假设。
会丢分的错误
最常见的失误,是直接写L = −4,不加任何说明。算式没有错,但答案在现实中不可能。
| 步骤 | 错误做法 | 正确做法 |
|---|---|---|
| 计算 | L = 20 − 2(12) = −4 | L = −4,这是不可能的 |
| 检查 | 没有检查 | 长度不能是负数 |
| 结论 | 长度是 −4 cm | 到t = 10蜡烛已烧完,所以L = 0 |
| 范围 | 没有写 | 0 ≤ t ≤ 10 |
只要看一眼答案的正负号,就能发现这个错误。
自我检测
水箱开始时有10升水,每分钟注入5升,所以V = 10 + 5t。水箱容量是60升。适用范围是什么?t = 12时会发生什么?
答案
水箱装满时10 + 5t = 60,所以5t = 50,t = 10。模型适用于0 ≤ t ≤ 10。
t = 12时模型给出V = 10 + 60 = 70升,超过了容量。实际水量是60升,多出来的水会溢出。
接下来学什么?
继续读题目没有说明假设时的两种合理模型。想用图像来比较模型和数据,可以试试图像证据比较实验室 (英文)。