background image

LINIE NORMATYWNE

 

JAKO OCENA WYKONYWANIA 

CZYNNOŚCI OBARCZONYCH O 

STAŁYM WSPÓŁCZYNNIKU 

ZMIENNOŚCI 

Normatywy  czasowe  wykonania 

czynności, 

oprócz 

uwzględniania 

czynników  wpływających  przypadkowo 
na  czas  ich  realizacji,  mogą  także 
uwzględniać    czynniki  systematyczne. 
Należą  do  nich:  obniżanie  wydajności 
pracownika  wraz  z  upływem  czasu, 
zwiększenie  pracochłonności  wraz  z 
pogarsza-jącymi  się  warunkami  pracy 
(np.  praca  na  coraz  to  większej 
wysokości murarki).

background image

Najczęściej  ocenę  zmiany  normy  z 

powodów 

działania 

czynnika 

charakterze 

systematycznym 

 

 

przedstawia  się  za  pomocą  funkcji 
określającej 

zmieniający 

się 

czas 

wykonania  roboty  w  zależności  od 
poziomu czynnika ją utrudniającego. 

Najprostszą  funkcją  opisującą  taki 

czynnik jest prosta regresji. Prosta ta o 
równanie 
                                                                  
                         (1)
w  którym  współczynnika  a  i  b  prostej 
zależą 

od 

rodzaju 

wykonywanej 

czynności.

background image

Pozyskanie  więcej  danych  aniżeli  jest 

to  potrzebne  do  wyznaczenia  równania  tej 
prostej  prowadzi  do  poszukiwania  takiego 
rozwiązania, które „najlepiej” wpiszą się w 
te  dane.  Na  bazie  statystyki  stwierdzono, 
że  musi  ono  spełniać  kryterium  minimum 
sumy 

kwadratów 

odchyleń 

od 

wyznaczających je danych.
Przyjmując,  że  odchylenie  poszczególnej 
danej pomiarowej
            od  wartości                reprezentującej 
rozwiązanie zadania,  
kryterium to zapisujemy równaniem:
                                                                      
              (2)

a  jego  realizację  nazywamy  rozwiązaniem 
„metodą najmniejszych kwadratów”.

background image

W

X

w

i

po

m

x

i

v

i

w

i

wyr

prost

regre

sj

i

Teoria wyznaczenia 

równania regresji

w

i

po

m

i = 
1

i = 
n

w

wyr

=ax

+b

background image

Rozwiązanie  zadania  polega  na 

wyznaczeniu  współczynników  a  oraz  b 
równania o postaci
                               w

i

wyr

 = ax

i

 + b            

          (3)

Czynność 

tę 

nazywany 

też 

aproksymacją 

zbioru 

danych 

za 

pomocą funkcji liniowej.

APROKSYMACJA: 1. książkowo: ujęcie czegoś w sposób 
niezupełnie ścisły; przybliżenie; 2. w matematyce: 
zastąpienie wielkości matematycznych innymi,  o 
przybliżonych własnościach, łatwiejszymi do badania i 
zastosowania.

background image

 

          Zastępując  w  równaniu  (3) 

poszukiwane 

wielkości 

w

i

wyr

 

 

niezbędnymi 

do 

ich 

wyznaczenia 

wynikami 

pomiarów 

w

i

pom

 

(które 

obarczone są błędami przypadkowymi) 
oraz    odchyłkami  od  poszukiwanej 
prostej    v

i

    (zmienią  te  obserwacje  na 

najbardziej 

prawdopodobne) 

zapiszemy
                    w

i

wyr 

= w

i

pom

 + v

i

                   

           (2)
skąd 
             v

i

 = w

i

wyr

– w

pom

 =  ax + b – w

pom 

  

        (3)
co  dla n pomiarów daje układ równań
                    v

1

 =  ax

1

 + b – w

1

pom

                    v

2

 =  ax

2

 + b – w

2

pom

                       --------------------------                    
               

(4)

                    v

n

 =  ax

n

 + b – w

n

pom

background image

co zapisane w postaci macierzowej 
przyjmuje postać

 

                             

V = A∙dU + 

                   (5)

gdzie : 
        
–  macierz odchyłek 
zaobserwowanych wielkości
               od wartości 
najprawdopodobniejszej,
        A
 –  macierz współczynników przy 
niewiadomych,
      dU
 – macierz poszukiwanych 
niewiadomych 
       W = 
(W

i

przybl

 – W

i

pom

) –  macierz 

wyrazów wolnych.

Układ  tych  równań  zawiera  (n+2) 

niewiadome.  Są  to  n  niewiadomych  v

i

 

oraz niewiadome  a i b. Ich rozwiązane 
jest  możliwe  dzięki  wprowadzeniu 
warunku [v

2

]=min. 

background image

Rozwiązaniem  tego  układu  metodą 
najmniejszych  kwadratów  jest  wektor 
niewiadomych dU

                       dU = (A

T

∙ A)

-1

 ∙ A

T

∙ W        

              

(6)

Na  podstawie  poprawek  dU  liczony 
jest 

wektor 

poprawek 

do 

pomierzonych wielkości  

W

pom

:

     V = A∙dU + W = A ∙ (A

T

∙A)

-1

 ∙ A

T

∙ 

W + W 

    (7)

background image

OCENA DOKŁADNOŚCI
Pomierzenie większej liczby 
obserwacji aniżeli jest to niezbędne 
do jednoznacznego wyznaczenia 
zadania pozwala na określenie 
dokładności wyznaczonych 
parametrów.  Błędy średnie 
wyrównanych wielkości oblicza się z 
zależności:
                                                              
             (10)
 
gdzie m

o

 oznacza błąd typowego 

spostrzeżenia określonego dla 
równań o r niewiadomych wzorem

background image

ZADANIA NA ĆWICZENIA

 

background image

W

X

w

i

po

m

x

i

v

i

w

i

wyr

prost

regre

sj

i

Zadanie na wyznaczenie równania 

regresji

w

i

po

m

i = 
1

i = 
n

w

wyr

=ax

+b

Na  podstawie  danych  w  tabeli  wyznaczyć 
równanie  regresji          dla  (7+n)  obserwacji 
prostoliniowego 

odcinka, 

gdzie 

jest 

indywidualną liczbą dla studenta.

background image

 

Nr 

punk

tu

Odległości po 

prostej

[mm]

Nr 

punkt

u

Odległości po 

prostej

[mm]

Nr 

punk

tu

Odległości po 

prostej

[m]

wzdłuż

L

poprzek

W

wzdłu

ż

L

poprzek

W

wzdłu

ż

L

poprzek

W

1

2000

17

14

2800

0

31

27

5400

0

62

2

4000

30

15

30,0

00

37

28

5600

0

65

3

6000

28

16

3200

0

47

29

5800

0

71

4

8000

22

17

3400

0

36

30

6000

0

63

5

1000

0

32

18

3600

0

37

31

6200

0

70

6

1200

0

25

19

3800

0

47

32

6400

0

68

7

1400

0

16

20

4000

0

46

33

6600

0

75

8

1600

0

35

21

4200

0

51

34

6800

0

70

9

1800

0

23

22

4400

0

48

35

7000

0

71

10

2000

0

25

23

4600

0

56

36

7200

0

79

11

2200

0

39

24

4800

0

62

37

7400

0

80

12

2400

0

32

25

5000

0

57

38

7600

0

75

13

2600

0

25

26

5200

0

70

39

7800

0

80

background image

PRZYKŁAD
W omawianym zadaniu, na podstawie 
układu równań

                           v

1

 = ax

1

 + b – w

1

pom

                           v

2

 = ax

2

 + b – w

2

pom

                                 --------------------------                               
    

(4)

                           v

n

 = ax

n

 + b – w

n

pom

wyznaczane są współczynniki równania 
prostej regresji
      oraz     . Zapisane w postaci 
macierzowej 

V = A∙dU + W tworzą tablice:

Zgodnie z zadaniem, dla pierwszych siedmiu 
danych otrzymujemy

   

                                          

background image

2000

1

4000

1

6000

1

A =

8000

1

1000

0

1

1200

0

1

1600

0

1

11
30
28

W =

22
32
25
16

W celu znalezienia rozwiązania  dU = 
(A

T

∙ A)

-1

 ∙ A

T

∙ W   liczymy kolejno:

1)  transpozę macierzy:  A

 ; 

(=transponuje)

2000 4000 6000 8000 10000 12000 16000

1

1

1

1

1

1

1

background image

2) iloczyn macierzy:  A

T

∙A ; 

(=macierz.iloczyn)

3) odwrotność iloczynu w/w 

macierzy: (A

T

∙A )

-1 

 

                                                              

(=macierz.odw)

 

     

(A

T

∙A)

-1

 =       7,1721E-09    -5,9426E-05

                             -5,943E-05     0,6352459 

4) iloczyn macierzy:  A

T

∙W ; 

(=macierz.iloczyn)

                       A

T

∙W   =    1362000

                                                164 

  A

T

∙A 

=

62000000

0

58000

58000

7

background image

5) iloczyn macierzy wyznaczający 

szukane współczynniki równania:  

              dU = (A

T

∙ A)

-1

 ∙ (A

T

∙ W) ; 

(=macierz.iloczyn)

POSZUKIWANE RÓWNANIE 
PROSTEJ:

                        

w = 0,0000254x + 

23,24

                         

dU =

2,2541E-05

23,2418032

8

background image

KONIEC ZADANIA 

NA WYZNACZENIE WSPÓŁCZYNNIKÓW RÓWNANIA 

REGRESJI

background image

Obliczenie poprawek regulacyjnych 

do prostej zgodnie z zależnością  V =-
A∙dU+W.
6) obliczamy iloczyn macierzy:  A

T

∙dU

 

(=macierz.iloczyn)

 

i odejmujemy od 

wyniku macierz W gdyż poprawki mają 
znak przeciwny do odchyłki 

(=macierz1 - 

macierz2)

.

        A ∙ dU   -    W    =     V       =      V 
          23,29        11      + 12,29      +12,3
          23,33        30         - 6,67        - 6,7
          23,38        28         - 4,62        - 4,6
          23,42        22        + 1,42        +1,4
          23,47        32         - 8,53        - 8,5 
          23,51        25         - 1,49        - 1,5
          23,60        16         + 7,60       + 
7,6

background image

 

KONTROLA WYNIKÓW polega na 

dwukrotnym obliczeniu współrzędnych 
punktów na wyznaczonej prostej

Nr 

punktu

x

i

Według zależności

w

wyr

 = w

i

 + v

i

w

wyr

 = ax

i

 + b

w = 0,0000254x + 

23,24

1

2000

11 + 12,29 = 

23,29

23,29

2

4000

30 – 6,67 = 

23,33

23,34

3

6000

28 – 4,62 = 

23,38 

23,39

4

8000

22 + 1,42 = 

23,42

23,44

5

10000

32 – 8,53 = 

23,57

23,49

6

12000

25 – 1,49 -= 

23,51

23,54

7

14000

16 + 7,60 = 

23,60

23,60

background image

PRZYDATNE RADY
MNOŻENIE DWÓCH MACIERZY JEST 
WYKONALNE GDY
 DRUGA MACIERZ MA TYLE 
WIERSZY ILE PIERWSZA MA KOLUMN ; ICH
  

ILOCZYN MA TYLE WIERSZY ILE PIERWSZA MA 
WIERSZY  I TYLE KOLUMN ILE DRUGA MA 
KOLUMN

TRANSPOZA MACIERZY A POWSTAJE PRZEZ 
ZAMIANĘ KOLEJNYCH JEJ WIERSZY NA KOLEJNE 
KOLUMNY MACIERZY, natomiast
ODWROTNOŚĆ MACIERZY A

MA TAKIE 

WYMIARY JAK JEJ TRANSPOZA 

 

MNOŻENIE MACIERZY PRZEZ LICZBĘ TO 
MNOŻENIE JEJ PRZEZ MACIERZ DIAGONALNA. 
MA ONA STALE NA PRZEKĄTNEJ MNOŻNIK A 
POZOSTAŁE POZYCJE MAJĄ ZERA

background image

DODAWANIE 

MACIERZY 

(wpisujemy 

do 

beleczki  znak  „równa  się”  poczym    klikamy 
na pierwszy wyraz macierzy 1  i przeciągamy 
to  na  całość  tablicy,  następnie  wpisujemy 
znak  dodawania  (tu  minus  bo  wyliczyliśmy 
odchyłki  a  poszukujemy  poprawek,  które 
mają  znak  przeciwny)  i  klikamy  na  pierwszy 
wyraz  drugiej  macierzy  i  znowu  przeciągamy 
to 

na 

całą 

drugą 

tablicę. 

Po 

tych 

czynnościach  akceptujemy    działanie  jak  dla 
macierzy,  tj.  wciskając  ctr+shift+enter.   
Uwaga:  macierze  muszą  mieć  taki  sam 
wymiar. 

background image

OCENA DOKŁADNOŚCI
7) OBLICZENIE WARIANCJI σ

2

 dla wzoru

                                                             n – r 
= 5
                                                      

n – liczba 

pomiarów
                                                              r – liczba 
poszukiwanych
                                                                   
niewiadomych  (a, b)

                                               ;       

m

= ± 8,38

12,287

-6,668
-4,623

                  V 

=

1,422

-8,533
-1,488

7,602

    V

 

=

12,28

7 -6,668

-

4,623 1,422

-

8,533 -1,488 7,602

       V

T

351,6434

background image

OBLICZENIE BŁĘDÓW ŚREDNICH 
OBLICZONYCH PARAMETRÓW RÓWNANIA 
REGRESJI

background image

Nr

W

przybl

błą

d

L  

[m

]

W

obs

1

5,470

0

2

2

5,740

+18

4

3

6,010

-12

6

4

6,280

-8

8

5

6,550

+5

10

6

6,820

+32 12

7

7,090

+23 14

8

7,360

0

16

9

7,630

-26

18

10

7,900

-16

20

DLA MNIE 

Tablica danych wyjściowych  y = 

n∙2,000∙0,1350 + 5,200 

background image

Nr 

zad

ani

a

W

przybl

błąd

L  

[m

]

W

obs

11

0

22

12

+28

24

13

-12

26

14

-18

28

15

+5

30

16

+22

32

17

+23

34

18

0

36

19

-36

38

20

-26

40

DLA MNIE 

Tablica danych wyjściowych  y = 

n∙2,000∙0,1350 + 5,200 

background image

Nr 

W

przybl

błąd

L  

[m]

W

obs

21

+30

42

22

+18

44

23

-2

46

24

-8

48

25

+15

50

26

+2

52

27

-23

54

28

0

56

29

-26

58

30

+16

60

DLA MNIE 

Tablica danych wyjściowych  y = 

n∙2,000∙0,1350 + 5,200 


Document Outline