选简单模型的办法,是看输入每走相同的一步,输出怎样变化。变化量固定,就选线性模型。变化量越来越大,就考虑二次模型。
这一课接在定义变量和假设之后,属于SPM数学建模系列。下一课是说明模型的局限并改进模型。
怎样从表格选模型?
先把输出那一列的差值写出来,再按规律判断。
| 差值的规律 | 模型 |
|---|---|
| 每次都相同 | 线性 |
| 每次都相同,而且输入为0时输出为0 | 正比例 |
| 差值不同,但差值之间的差相同 | 二次 |
选好之后,一定要把值代回方程检验是否吻合。
例子:水箱注水
水箱一开始有10升水。每隔2分钟量一次水量V(升)。
| t(分钟) | 0 | 2 | 4 | 6 |
|---|---|---|---|---|
| V(升) | 10 | 16 | 22 | 28 |
第1步。 差值是6、6、6,全部相同,所以是线性模型。
第2步。 每2分钟增加6升,梯度是每分钟3升。
第3步。 t = 0时V = 10,所以截距是10。模型是V = 10 + 3t。
第4步。 核对:t = 4时10 + 12 = 22,和表格一致。t = 6时10 + 18 = 28,也一致。
这两个值没有参与求梯度,所以这次核对是可靠的证据。
会丢分的错误
常见的失误,是因为速率固定就选正比例模型V = 3t。这样就忘了水箱里本来就有的10升水。
| 步骤 | 错误做法 | 正确做法 |
|---|---|---|
| 模型 | V = 3t | V = 10 + 3t |
| 检验t = 0 | 得0升,表里是10 | 得10升,吻合 |
| 检验t = 4 | 得12升,表里是22 | 得22升,吻合 |
只要检验一次t = 0,就能看出缺了常数项。
自我检测
判断哪个模型适合:x = 1, 2, 3, 4,y = 2, 8, 18, 32。写出方程。
Answer
y的差值是6、10、14,不是常数。再看这些差值的差:4和4,是常数,所以是二次模型。
试y = 2x²。x = 1和x = 2时分别得2和8。
x = 3和x = 4时分别得18和32。四个值全部吻合。
接下来学什么?
继续读说明模型的局限并改进模型。想用整张数据表检验模型,请看用已知数据检验模型。