非线性曲线拟合的实证分析

2008年第9期f总第109期)

大众科技

DAZHONGKEJI

No,9,2008

(CumulativelyNo.109)

非线性曲线拟合的实证分析

燕霎夭j’投

(安徽财经大学,安徽蚌埠233041)

【摘要1文章主要是运用matlab软件,通过定量分析对非线性曲线模型进行曲线拟合,得鲻非线性曲线的模型,并找出最佳模型。

【关键词】matlab;双曲线;对数由线;幂函数曲线;预测【中图分类号】TP319

【文献标识码】A

【文章编号】1008—1151(2008)09-0017—02

(一)理论概述

在生产和科学实验中,线性模型是同归模型中最常见的一种,但实际中,许多现象之间的关系往往并不是线性的,而是呈现某种曲线关系。这就产生了非线性模型理论方法。

非线性模型指的是关于参数或自变量是非线性函数的模型。非线性模型的形式复杂多样,有烈曲线形式、对能够数形式、幂函数形式等,更复杂的有修正指数曲线、Compterz曲线以及Logistic曲线等。如何根据实际的数据选择合适的模型,是建模的关键。总的说来可以参考两种方法;一是根据散点图来确定类型,即由散点图的形状来大体确定模型类型:二是根据一定的经济知识背景。

在matlab软件中,非线性拟合主要是通过函数inline和命令[beta,r,J]=nlinfit(X,Y,fun,betaO)来进行的。其中,函数inline是用来定义所要求的函数的;用命令[beta,r,J]=nlinfit(x,Y,fun,betaO)来进行拟合,其中x,Y

为原始数据,fun是在M文件中定义的函数,betaO是函数中参数的初始值:beta为参数的最优值。r是各点处的拟合残差,J为雅克比矩阵的数值。

散点图

从图中可以看出Y和x不宜采用线性模型来描述,此时考虑非线性模型,根据散点图,y随着x的增加而减少,结合经济学中成本理论的相关知识,可以考虑以下三个模型:

双曲线:y=a+b/x对数曲线:y=a+b*inx

首先,为了明确产量和单机成本是何种关系,先绘制散点图。在matlab软{牛中用plot(x,y)命令来做散点图,得到如下图形:

(二)实证分析

本文采用某企业在16个月度的某产品产量和单位成本资料的数据,研究■者关系,运用matLab软件分别对数据迸行双曲线拟合、对数曲线拟合,幂函数曲线拟合,并从中找出昂佳的拟合形式。

某企业某产品产量和单位成本资料

,j度序号

12

幂函数曲线;y=鲥”

下面分别给出三种曲线函数的拟合程序:1.双曲线模型:y=a+b/x

xl=【4300,4004。4300,5016,5511,5648,5876,6651,6024,6194,7558,7381,6950,6471,6354,8000];

yl--[346.23,343.34,327.46,313.27,310.75,307.61,31

4.56,305.72,310,82。306.83,305.11,300.71.306.84,303.4

产罱(台)x

430040044300501655ll

午机成本(元/台)Y

346.23

343.34327.463j3

27

45678

310.75

307

6l

4,298,03,296.21]:

56485876

665l6024

先要进行初始参数的计算,选择已知数据的两点(4300,346.23)和(8000,296.2t),在matlab软件中用如下命令来解方程组:

[a,b]:solve(’346.23=a+b/4300’,’296.21=a+b/8000’):得到初始值a=238.08’b:465050.81b01=[238.08,465050.st]:

%初始参数值

funl=inline(’b(1)+b(2),/x’,’b’,’x’):%定义函数[b1,rl,J1]=nlinfit(xl,yl,funl,b01):y=250+355460/x1:%根据bl写出具体函数

3l{56

3q5—72310

10ll1213141516

82

61947558738l

6950

306,83

305.11300

7I

306.84

303,44

647l63548000

29803

290

2l

【收稿日期】2008—06-09

【作者简介】吴燕(1983一).安徽巢湖人,安徽财经大学数量经济专业在读生,研究方向为经济优化与应用。

.17.

R=sum(r1.‘2)得结果:bl=

1.Oe+005奉0.0025R=0.6302

3.5546

%误差平方和yl=[346.23,343.34,327.46,313.27,310.75,307.61,31

4.56,305.72,310.82,306.83,305.II,300.71,306.84,303.4

4。298.03,296.21]:

同理,先进行初始参数的计算,选择已知数据的两点(4300,346.23)和(8000,296.21),代入幂函数曲线方程的等价方程lny=lna+blnx中,在mtlab软件中用如下命令来解方程组:

[a,b]=solve(’log(346.23)=log(a)+b*log(4300)’,’10g(296.21)=log(a)+b*log(8000)’):

得到初始值a-2835.16,b=一0.2513bOl=[2835.16.-0.2513]:%初始参数值

funl=inline(’b(1)*exp(b(2)*log(x))’,’b’,’x’):定义函数

[bl'rl,J1]=nlinfit(xl,yl,funl,b01):R=sum(r1.‘2)得结果:bl=

6.7860R=3.1760

0.1806

所以,根据上述结果,写出双曲线模型:y=250+355460/x。2.对数曲线模型:y=a+b*inx

xl=[4300,4004,4300,5016,5511,5648,5876,6651,6024。6194,7558,7381,6950,6471,6354,8000]:

yl=[346.23,343.34,327.46,313.27,310.75,307.61,31

4.56,305.72,310.82,306.83,305.II,300.71,306.84,303.4

4,298。03,296.21];

同理,先进行初始参数的计算,选择已知数据的两点(4300,346.23)和(8000,296.21),在mtlab软件中用如下命令来解方程组:

[a,b]=solve(’346.23=a+b*log(4300)’,’296.21=a+b*log(8000)’):

得到初始值a=1020.31,b=一80.57bOl=[1020.31,-80.57]:数

[bl,r1,j1]=nlinfit(xl,yl,funl,b01):R=sum(r1.‘2)得结果:bl=

857.6893R=2.5592

—62.8137

%误差平方和

%初始参数值所以,根据上述结果,写出幂函数曲线模型:

v:6.78X018l。

funl=inline(’b(1)+b(2)*log(x)’,’b’,’x’):%定义函

4.小结

从上述拟合的数据来看,三个模型的误差平方和分别为0.6302、2.5592、3.1760,即双曲线的拟合效果最好,对数曲线其次,幂函数曲线最差。所以,选择双曲线模型作为本实例的终选模型,即某企业某产品的产量和单位成本资料二者之间关系为双曲线模型:y=250+355460/x,并可以应用该模型对以后月度的数据做出预测。

【参考文献】

【1】1易丹辉.数据分析与Eviews应用【M】

%误差平方和

所以,根据上述结果,写出对数曲线模型:y=857.69-62.81Inx。

3.幂函数曲线:y=甜6

xl=[4300,4004.4300,5016,5511,5648,5876,6651,6024

,6194,7558,7381,6950,6471,6354,8000]:

(上接第14页)接受了镀层的纸张作为信息的载体,可在其面层进行常规印刷等加工,或直接制成各种包装品。全息转移纸具有两层(或多层)记录各种信息的载体,全息层不仅能够达到防伪功能,还可通过五彩斑斓的图像充分体现包装的个性和档次。正是基于这种制造工艺,全息转移纸具有防伪、耐折、装饰、耐磨、可印刷、环保等优点,相信随着全息技术的发展,全息防伪技术将取得进一步的发展。

全息瞄准镜的分划是全息图——投射到一块直立的硬玻璃上

的激光图像。用全息技术形成的瞄准分划,即使在硬玻璃窗(全息图投射到其上面)严重损坏的情况下,仍然能够使用。关掉全息瞄准镜,射手透过全息瞄准镜的玻璃窗观察,就可以按通常的方法使用机械瞄具,而不必把全息瞄准镜取下来。和准直式瞄准镜一样,射手可以立即看到全息瞄准镜的分划,实际上可以马上瞄准目标,使用时射手两只眼睛睁开,不会遮挡视线,在武器后坐或L1标急速移动时分划仍在视场之中。

(五)全息技术在军事工业中的应用

除了全息技术在军事领域的传统应用外,近年来发展起来的有全息导弹制导系统及全息瞄准镜等,大大地推进了军事的信息化建设。

与普通光学系统相比,在导弹制导系统中应用全息光学元件具有许多优越性。首先,可以把比较复杂的光学制导系统简化为一个或两个全息光学元件组,从而既减轻重量又提高强度:其次,如果使用计算全息元件,可以产生普通光学系统无法实现的功能:第三,全息元件较易复制所以成本较低;最后,全息光学元件可以记录在制导系统的传感器窗口上,并于导弹的行状一致,这是最重要的。目前,全息光学元件导弹制导系统中的直接应用主要包括:有两个全息光学元件组成的全息变焦物镜,全息滤光片,全息校正板等。

将全息技术应用到枪械瞄准上,便制造出了全息瞄准镜。

(六)后语

随着光全息术的不断向前发展,催生了不同全息技术的出现,如微波全息,声全息等,并同它们一起不断加深全息术在现代生活中的应用。相信在不久的将来,人们对全息术耳熟能详,其制品也将在生产生活中随处可见。

【参考文献】

川周海宪,程云芳.全息光学一设计、制造和应用【M】.北京:化

学工业出版社.2005.

【2】王仕墙.信息光学理论与应用【M】.北京:北京邮电大学出版

社.2004.【31苏显渝,李继陶.信,包光学[MI.北京:科学出版社,1999.

.18一

非线性曲线拟合的实证分析

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

吴燕

安徽财经大学,安徽,蚌埠,233041大众科技DAZHONG KEJI2008(9)1次

参考文献(1条)

1. 易丹辉 数据分析与Eviews应用

引证文献(1条)

1. 矫震. 王道杰. 谢洪. 张金山. 郭灵辉 云南东川蒋家沟银合欢林区原状土抗剪强度试验分析[期刊论文]-中国水土保持 2009(11)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dgkj200809005.aspx

2008年第9期f总第109期)

大众科技

DAZHONGKEJI

No,9,2008

(CumulativelyNo.109)

非线性曲线拟合的实证分析

燕霎夭j’投

(安徽财经大学,安徽蚌埠233041)

【摘要1文章主要是运用matlab软件,通过定量分析对非线性曲线模型进行曲线拟合,得鲻非线性曲线的模型,并找出最佳模型。

【关键词】matlab;双曲线;对数由线;幂函数曲线;预测【中图分类号】TP319

【文献标识码】A

【文章编号】1008—1151(2008)09-0017—02

(一)理论概述

在生产和科学实验中,线性模型是同归模型中最常见的一种,但实际中,许多现象之间的关系往往并不是线性的,而是呈现某种曲线关系。这就产生了非线性模型理论方法。

非线性模型指的是关于参数或自变量是非线性函数的模型。非线性模型的形式复杂多样,有烈曲线形式、对能够数形式、幂函数形式等,更复杂的有修正指数曲线、Compterz曲线以及Logistic曲线等。如何根据实际的数据选择合适的模型,是建模的关键。总的说来可以参考两种方法;一是根据散点图来确定类型,即由散点图的形状来大体确定模型类型:二是根据一定的经济知识背景。

在matlab软件中,非线性拟合主要是通过函数inline和命令[beta,r,J]=nlinfit(X,Y,fun,betaO)来进行的。其中,函数inline是用来定义所要求的函数的;用命令[beta,r,J]=nlinfit(x,Y,fun,betaO)来进行拟合,其中x,Y

为原始数据,fun是在M文件中定义的函数,betaO是函数中参数的初始值:beta为参数的最优值。r是各点处的拟合残差,J为雅克比矩阵的数值。

散点图

从图中可以看出Y和x不宜采用线性模型来描述,此时考虑非线性模型,根据散点图,y随着x的增加而减少,结合经济学中成本理论的相关知识,可以考虑以下三个模型:

双曲线:y=a+b/x对数曲线:y=a+b*inx

首先,为了明确产量和单机成本是何种关系,先绘制散点图。在matlab软{牛中用plot(x,y)命令来做散点图,得到如下图形:

(二)实证分析

本文采用某企业在16个月度的某产品产量和单位成本资料的数据,研究■者关系,运用matLab软件分别对数据迸行双曲线拟合、对数曲线拟合,幂函数曲线拟合,并从中找出昂佳的拟合形式。

某企业某产品产量和单位成本资料

,j度序号

12

幂函数曲线;y=鲥”

下面分别给出三种曲线函数的拟合程序:1.双曲线模型:y=a+b/x

xl=【4300,4004。4300,5016,5511,5648,5876,6651,6024,6194,7558,7381,6950,6471,6354,8000];

yl--[346.23,343.34,327.46,313.27,310.75,307.61,31

4.56,305.72,310,82。306.83,305.11,300.71.306.84,303.4

产罱(台)x

430040044300501655ll

午机成本(元/台)Y

346.23

343.34327.463j3

27

45678

310.75

307

6l

4,298,03,296.21]:

56485876

665l6024

先要进行初始参数的计算,选择已知数据的两点(4300,346.23)和(8000,296.2t),在matlab软件中用如下命令来解方程组:

[a,b]:solve(’346.23=a+b/4300’,’296.21=a+b/8000’):得到初始值a=238.08’b:465050.81b01=[238.08,465050.st]:

%初始参数值

funl=inline(’b(1)+b(2),/x’,’b’,’x’):%定义函数[b1,rl,J1]=nlinfit(xl,yl,funl,b01):y=250+355460/x1:%根据bl写出具体函数

3l{56

3q5—72310

10ll1213141516

82

61947558738l

6950

306,83

305.11300

7I

306.84

303,44

647l63548000

29803

290

2l

【收稿日期】2008—06-09

【作者简介】吴燕(1983一).安徽巢湖人,安徽财经大学数量经济专业在读生,研究方向为经济优化与应用。

.17.

R=sum(r1.‘2)得结果:bl=

1.Oe+005奉0.0025R=0.6302

3.5546

%误差平方和yl=[346.23,343.34,327.46,313.27,310.75,307.61,31

4.56,305.72,310.82,306.83,305.II,300.71,306.84,303.4

4。298.03,296.21]:

同理,先进行初始参数的计算,选择已知数据的两点(4300,346.23)和(8000,296.21),代入幂函数曲线方程的等价方程lny=lna+blnx中,在mtlab软件中用如下命令来解方程组:

[a,b]=solve(’log(346.23)=log(a)+b*log(4300)’,’10g(296.21)=log(a)+b*log(8000)’):

得到初始值a-2835.16,b=一0.2513bOl=[2835.16.-0.2513]:%初始参数值

funl=inline(’b(1)*exp(b(2)*log(x))’,’b’,’x’):定义函数

[bl'rl,J1]=nlinfit(xl,yl,funl,b01):R=sum(r1.‘2)得结果:bl=

6.7860R=3.1760

0.1806

所以,根据上述结果,写出双曲线模型:y=250+355460/x。2.对数曲线模型:y=a+b*inx

xl=[4300,4004,4300,5016,5511,5648,5876,6651,6024。6194,7558,7381,6950,6471,6354,8000]:

yl=[346.23,343.34,327.46,313.27,310.75,307.61,31

4.56,305.72,310.82,306.83,305.II,300.71,306.84,303.4

4,298。03,296.21];

同理,先进行初始参数的计算,选择已知数据的两点(4300,346.23)和(8000,296.21),在mtlab软件中用如下命令来解方程组:

[a,b]=solve(’346.23=a+b*log(4300)’,’296.21=a+b*log(8000)’):

得到初始值a=1020.31,b=一80.57bOl=[1020.31,-80.57]:数

[bl,r1,j1]=nlinfit(xl,yl,funl,b01):R=sum(r1.‘2)得结果:bl=

857.6893R=2.5592

—62.8137

%误差平方和

%初始参数值所以,根据上述结果,写出幂函数曲线模型:

v:6.78X018l。

funl=inline(’b(1)+b(2)*log(x)’,’b’,’x’):%定义函

4.小结

从上述拟合的数据来看,三个模型的误差平方和分别为0.6302、2.5592、3.1760,即双曲线的拟合效果最好,对数曲线其次,幂函数曲线最差。所以,选择双曲线模型作为本实例的终选模型,即某企业某产品的产量和单位成本资料二者之间关系为双曲线模型:y=250+355460/x,并可以应用该模型对以后月度的数据做出预测。

【参考文献】

【1】1易丹辉.数据分析与Eviews应用【M】

%误差平方和

所以,根据上述结果,写出对数曲线模型:y=857.69-62.81Inx。

3.幂函数曲线:y=甜6

xl=[4300,4004.4300,5016,5511,5648,5876,6651,6024

,6194,7558,7381,6950,6471,6354,8000]:

(上接第14页)接受了镀层的纸张作为信息的载体,可在其面层进行常规印刷等加工,或直接制成各种包装品。全息转移纸具有两层(或多层)记录各种信息的载体,全息层不仅能够达到防伪功能,还可通过五彩斑斓的图像充分体现包装的个性和档次。正是基于这种制造工艺,全息转移纸具有防伪、耐折、装饰、耐磨、可印刷、环保等优点,相信随着全息技术的发展,全息防伪技术将取得进一步的发展。

全息瞄准镜的分划是全息图——投射到一块直立的硬玻璃上

的激光图像。用全息技术形成的瞄准分划,即使在硬玻璃窗(全息图投射到其上面)严重损坏的情况下,仍然能够使用。关掉全息瞄准镜,射手透过全息瞄准镜的玻璃窗观察,就可以按通常的方法使用机械瞄具,而不必把全息瞄准镜取下来。和准直式瞄准镜一样,射手可以立即看到全息瞄准镜的分划,实际上可以马上瞄准目标,使用时射手两只眼睛睁开,不会遮挡视线,在武器后坐或L1标急速移动时分划仍在视场之中。

(五)全息技术在军事工业中的应用

除了全息技术在军事领域的传统应用外,近年来发展起来的有全息导弹制导系统及全息瞄准镜等,大大地推进了军事的信息化建设。

与普通光学系统相比,在导弹制导系统中应用全息光学元件具有许多优越性。首先,可以把比较复杂的光学制导系统简化为一个或两个全息光学元件组,从而既减轻重量又提高强度:其次,如果使用计算全息元件,可以产生普通光学系统无法实现的功能:第三,全息元件较易复制所以成本较低;最后,全息光学元件可以记录在制导系统的传感器窗口上,并于导弹的行状一致,这是最重要的。目前,全息光学元件导弹制导系统中的直接应用主要包括:有两个全息光学元件组成的全息变焦物镜,全息滤光片,全息校正板等。

将全息技术应用到枪械瞄准上,便制造出了全息瞄准镜。

(六)后语

随着光全息术的不断向前发展,催生了不同全息技术的出现,如微波全息,声全息等,并同它们一起不断加深全息术在现代生活中的应用。相信在不久的将来,人们对全息术耳熟能详,其制品也将在生产生活中随处可见。

【参考文献】

川周海宪,程云芳.全息光学一设计、制造和应用【M】.北京:化

学工业出版社.2005.

【2】王仕墙.信息光学理论与应用【M】.北京:北京邮电大学出版

社.2004.【31苏显渝,李继陶.信,包光学[MI.北京:科学出版社,1999.

.18一

非线性曲线拟合的实证分析

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

吴燕

安徽财经大学,安徽,蚌埠,233041大众科技DAZHONG KEJI2008(9)1次

参考文献(1条)

1. 易丹辉 数据分析与Eviews应用

引证文献(1条)

1. 矫震. 王道杰. 谢洪. 张金山. 郭灵辉 云南东川蒋家沟银合欢林区原状土抗剪强度试验分析[期刊论文]-中国水土保持 2009(11)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dgkj200809005.aspx


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