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数学建模作业

分析,我们仅利用1x 和2x 来建立y 的预测模型。

四、模型建立
(显示模型函数的构造过程)
(1)为了大致地分析y 与1x 和2x 的关系,首先利用表一的数据分别作出y 对1x 和2x 的散点图 y 与x1的关系 程序代码:
x1=[ 0 0 ]; y=[ ]; A=polyfit(x1,y,1) y1=polyval(A,x1); plot(x1,y1,x1,y,'go')
y 与x2的关系
x2=[ ]; y=[ ]; A=polyfit(x2,y,2) x3=::;
y2=polyval(A,x3); plot(x2,y,'go',x3,y2)
图1 y 对x1的散点图 图2 y 与x2的散点图
从图1 可以发现,随着1x 的增加,y 的值有比较明显的线性增长趋势,图中的直线是用线性模型 011y x ββε=++ (1)
拟合的(其中ε是随机误差),而在图2中,当2x 增大时,y 有向上弯曲增长的趋势,图中的曲
线是用二次函数模型 2
01122y x x βββε=+++ (2)
拟合的。

综合上面的分析,结合模型(1)和(2)建立如下的回归模型
2
0112232y x x x ββββε=++++ (3)
(3)式右端的1x 和2x 称为回归变量(自变量),2
0112232x x x ββββ+++是给定价格差1x ,广告费
用2x 时,牙膏销售量y 的平均值,其中的参数0123,,,ββββ称为回归系数,由表1的数据估计,影响y 的其他因素作用都包含在随机误差ε中,如果,模型选择的合适,ε应大致服从均值为0的正态分布。

五、模型求解
(2)确定回归模型系数,求解出教程中模型(3); 程序代码:
x4=[ones(30,1),x1,x2,x2.^2]; [b,bint,r,rint,stats]=regress(y,x4)
b = bint = stats =
得到模型(3)的回归系数估计值及其置信区间(置信区间α=)、检验统计量2
2
,,,R F p s 的结果见表2
参数
参数估计值
参数置信区间

[, ]
广告费用2x 的二次关系由回归系数2β,3β确定,而不依赖与价格差1x ,同样,y 的均值与1x 的线性关系由回归系数1β确定,不依赖于2x 。

根据经验可参想,1x 和2x 之间的交互作用会对y 有影响,简单的用1x ,2x 的乘积代表他们的交互作用,将模型(3)增加一项,得到:
2
0112232412y x x x x x βββββε=+++++ (5)
在这个模型中,y 的均值与2x 的二次关系为22232412x x x x βββ++,由系数2β,3β,4
β确定,并依赖与价格差1x 。

(3)对模型进行改进,确定回归模型系数,求解出教程中模型(5); 程序代码:
x5=[ones(30,1),x1,x2,x2.^2,x1.*x2]; [b,bint,r,rint,stats]=regress(y,x5)
b = bint =
如果取价格差1x =元,代入(6)可得

y
1x = = 2x +2x (7)
再取1x =元,代入(6)可得

y
1x = = 2x +2x (8)
它们均为2x 的二次函数,其图形见图7,且

y
1x = -

y
1x = = 2x (9)
由(9)式可得,当
2x < 时,总有

y
1x = >

y
1x =,即若广告费用不超过大约百万元,价格
差定在元时的销售量,比价格差定在元的大
,也就是说,这时的价格优势会使销售量增加。

完全二次多项式模型
y =β0 +β11x + β22x + β31x 2x + β41x 2 + β5 2x 2 + ε (10)
(4)对模型进一步改进,求解出教程中模型(10)。

程序代码:
x1=[;;;0;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;0;;]; x2=[;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;]; xtu8=[x1,x2];
y=[;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;]; rstool(xtu8,y,'quadratic' )
从左下方的输出Export 可以得到模型(10)的回归系数的估计值为
∧β=(∧β0 ,∧β1 ,∧β2 ,∧β3,∧β4 ,∧
β5)
= ,,,,, 在图下方的窗口内输入,可改变1x 和2x 的数值,当1x =,2x =时,左边的窗口显示∧
y =,预测区间为±与模型(5)相差不大。

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