14
03/03/2013 1 CHƯƠNG 6: MÔ HÌNH HÓA & TỐI ƯU HÓA TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG HÓA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC NỘI DUNG 1. GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH TUYẾN TÍNH 2. BÀI TOÁN TRUYỀN NHIỆT 3. BÀI TOÁN CHƯNG CẤT 4. TỐI ƯU HÓA THỰC NGHIỆM 1. GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH TUYẾN TÍNH HPT tuyến tính n phương trình,n ẩn số: a 11 .x 1 +a 12 .x 2 + +a 1n .x n =b 1 a 21 .x 1 +a 22 .x 2 + +a 2n .x n =b 2 ………………………………. a n1 .x 1 +a n2 .x 2 + +a nn .x n =b n Hay viết dưới dạng ma trận: A. X = B HPT có nghiệm khi det A 0, khi đó nghiệm của hệ xác định theo phương pháp ma trận :X=A -1 .B 1. GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH TUYẾN TÍNH Một số hàm trong Excel: Tính định thức ma trận A: MDETERM(A) Tìm ma trận nghịch đảo A -1 : MINVERSE(A) Nhân 2 ma trận A -1 B: MMULT(A -1 ,B)

Chuong 6 _ Toi Uu Hoa Bang Excel

Embed Size (px)

DESCRIPTION

bai giang toi uu hoa thuc nghiem

Citation preview

  • 03/03/2013

    1

    CHNG 6: M HNH HA &

    TI U HA

    TIN HC NG DNG TRONG

    HA HC

    TRNG I HC CNG NGHIP TP.HCM

    KHOA CNG NGH HO HCNI DUNG

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    2. BI TON TRUYN NHIT

    3. BI TON CHNG CT

    4. TI U HA THC NGHIM

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    HPT tuyn tnh n phng trnh, n n s:

    a11.x1 + a12.x2 + + a1n.xn = b1

    a21.x1 + a22.x2 + + a2n.xn = b2

    .

    an1.x1 + an2.x2 + + ann.xn = bn

    Hay vit di dng ma trn: A. X = B

    HPT c nghim khi det A 0, khi nghim ca h

    xc nh theo phng php ma trn : X = A-1.B

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    Mt s hm trong Excel:

    Tnh nh thc ma trn A: MDETERM(A)

    Tm ma trn nghch o A-1: MINVERSE(A)

    Nhn 2 ma trn A-1 v B: MMULT(A-1,B)

  • 03/03/2013

    2

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    Gii h phng trnh:

    2,75X1 + 1,78X2 + 1,11X3 = 13,62

    3,28X1 + 0,71X2 + 1,15X3 = 17,98

    1,15X1 + 2,70X2 + 3,58X3 = 39,72

    gii bng phng php ma trn

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    Bc 1: lp bng s liu

    Phng php ma trn

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    Bc 2: tnh det (A)

    Phng php ma trn

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    Bc 3: Tnh ma trn A-1Phng php ma trn

    n ba phm ng thi

    Shift + Ctrl + Enter

  • 03/03/2013

    3

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    Bc 4: Tnh nghim X

    Phng php ma trn

    n ba phm ng thi

    Shift + Ctrl + Enter

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    Bc 5: Nhp gi tr XT v tnh BT

    Phng php ma trn

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    Bc 6: tnh BT

    Phng php ma trn

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    Bc 7: tnh X nhn kt qu nghim.

    Phng php ma trn

  • 03/03/2013

    4

    1. GII H PHNG TRNH TUYN TNH

    Kt qu gii bng Solver:

    BI TP

    1. Gii cc phng trnh sau vi chnh xc 10-5:

    a. ln(8x) x 0,5 =0

    b. ln (7x) 3x + 1 = 0

    c. ln(6x) x 0,4 = 0

    2. Gii phng trnh sau:

    a. x6 + 4x4 - 3x - 5 = 0 vi x thuc on [1;2]

    b. x5 + 5x 2 = 0 vi x thuc on [0;1]

    2. BI TON TRUYN NHIT

    Thnh l t c 3 lp:

    Gch chu nhit dy 120 mm, h s dn nhit 0,81 W/ m.K

    Gch cch nhit dy 65 mm, h s dn nhit 0,23 W/ m.K

    Thp chu lc dy 10 mm, h s dn nhit 45 W/ m.K

    Nhit l: 8000C, h s cp nhit trong l: 69,6 W/ m2.K

    Nhit khng kh: 350C, h s cp nhit khng kh: 13,9 W/

    m2.K

    Yu cu: Xc nh cc nhit b mt cc lp.

    2. BI TON TRUYN NHIT

    1= 0,12m, 1= 0,81 W/ m.K

    2= 0,065 m, 1= 0,23 W/ m.K

    3= 0,01 m, 3= 45 W/ m.K

    t1= 8000C, 1=69,6 W/ m

    2.K

    t2= 350C, 2=13,9 W/ m

    2.K

    1

    2

    3Gch chu

    nhit

    Gch cch

    nhit

    Thp chu

    lc

  • 03/03/2013

    5

    2. BI TON TRUYN NHIT

    1

    2

    3

    1

    2

    q1=1(t1-tT1) q2=1

    (tT1-tT2)

    q3=2

    (tT2-tT3)q4=

    3

    (tT3-tT4)

    q5=2(tT4-t2)

    Lu : q1 = q2 = q3 = q4 = q5 = q

    2. BI TON TRUYN NHITa. S dng hm Goalseek

    Bc 1: Lp bng tnh nh sau:

    2. BI TON TRUYN NHITa. S dng hm Goalseek

    Bc 2: Nhp gi tr tT1 v tnh q1

    2. BI TON TRUYN NHITa. S dng hm Goalseek

    Bc 3: tnh gi tr tT2, tT3, tT4 thng qua q1

  • 03/03/2013

    6

    2. BI TON TRUYN NHITa. S dng hm Goalseek

    Bc 4: tnh gi tr q5 thng qua tT4 v t2

    2. BI TON TRUYN NHITa. S dng hm Goalseek

    Bc 5: Lp biu thc so snh q5 vi q1

    2. BI TON TRUYN NHITa. S dng hm Goalseek

    Bc 6: Thay i tT1 biu thc so snh 2%

    2. BI TON TRUYN NHITa. S dng hm Goalseek

    Kt qu:

  • 03/03/2013

    7

    2. BI TON TRUYN NHITb. S dng hm SolverBc 1: chuyn iu kin v dng h phng

    trnh tuyn tnh:

    q1=1(t1-tT1)

    q2=1

    (tT1-tT2)

    q3=2

    (tT2-tT3)

    q4=3

    (tT3-tT4)

    q5=2(tT4-t2)

    q +1.tT1 =1.t1

    1 .q- .tT1 + .tT2 =0

    2 .q - .tT2 + .tT3 =0

    3 .q - .tT3 + .tT4=0

    q -2.tT4 =-2.t2

    2. BI TON TRUYN NHITb. S dng hm SolverBc 2: lp bng s liu:

    2. BI TON TRUYN NHITb. S dng hm SolverBc 3: nhp gi tr bin v tnh VT

    2. BI TON TRUYN NHITb. S dng hm SolverBc 4: gi hm Solver

  • 03/03/2013

    8

    2. BI TON TRUYN NHITb. S dng hm SolverBc 5: ci t VT = VP

    2. BI TON TRUYN NHITb. S dng hm SolverKt qu nghim:

    3. BI TON CHNG CT

    Chng ct hn hp nc Acetic vi nng nhp liu 20%

    (KL), sn phm nh 95%(kl), sn phm y 0,5% (kl), ch s

    hi lu bng 4.

    Yu cu: Xc nh s a l thuyt.

    3. BI TON CHNG CT

    Cc cng thc s dng:

    Phng trnh on ct:

    yL =

    +1 +

    +1

    = 0,8x + 19,698

    Phng trnh on chng:

    yc =+

    +1

    1

    +1xw = 1,2419x 0,3986

    Phng trnh ng cn bng (xy dng t s liu thc

    nghim): y*=4.10-5x3-0,0106x2+1,6853x-0,5523

    f = F/ D

    Chuyn nng phn mol:

    xA =

    +

  • 03/03/2013

    9

    NI DUNG

    4.1 PP QUI HOCH THC NGHIM

    4.2 KIM TRA S TNG HP CA PTHQ

    4.3 TI U HA THC NGHIM BNG

    EXCEL

    4. TI U HA THC NGHIM 4. TI U HA THC NGHIM

    M hnh thc nghim ca i tng nghin cu:

    Bin u vo: nng , p sut, nhit , pH,

    Hm mc tiu: hiu sut, cht lng sn phm, CPSX,

    4.1 PP QUI HOCH THC NGHIM

    4. TI U HA THC NGHIM

    Ta cn thit lp quan h: y = f(x1, x2,,xk) +

    hay y = f(X) +

    Trin khai hm di dng chui Taylor:

    f(x1, x2, . . . , xk) = 0 + j=1

    k

    j xj + j=1

    k

    jj xj2 +

    ji

    k

    ij xixj+. . .

    Vi 1 i j k

    PTHQ thc nghim: y = f x1, x2, . . . , xk

    4.1 PP QUI HOCH THC NGHIM

    4. TI U HA THC NGHIM

    B tr thc nghim theo ma trn bin u vo - ra:

    X =

    1 x111 x21

    x12 x1kx22 x2k

    1 xn1 xn2 xnk

    Y =

    y1y2yn

    (n dng, k+1 ct)

    Ma trn cc h s hi qui tuyn tnh c: B =

    b0b1bk

    Theo phng php bnh phng cc tiu, ta c:

    XTX . B = XTY B = XTX1. (XTY)

    Vi: XT l ma trn chuyn v ca ma trn X

    (XTX)-1 l ma trn nghch ca ma trn XTX

    4.1 PP QUI HOCH THC NGHIM

  • 03/03/2013

    10

    4. TI U HA THC NGHIM

    Ma trn trc giao X c nhng tnh cht sau:

    + Tnh trc giao: tch v hng ca hai vect ct bt k caX bng 0.

    i=1

    n

    ximxij=0 vi j, m= 0, k

    + Tnh cht i xng: tng cc phn t trong mt ct bt ku bng 0.

    i=1

    n

    xij=0 vi j 0.

    4.1 PP QUI HOCH THC NGHIM

    4. TI U HA THC NGHIM

    Mt vi phng php qui hoch thc nghim:

    + Qui hoch thc nghim yu t ton phn 2k ( k l cc yu

    t, n l s mc th s th nghim N = nk)

    Ma trn X c thm tnh cht chun ha:

    i=1

    n

    xij2=N vi j= 0, k

    + Qui hoch thc nghim yu t tng phn 2k p (p l gi tr

    c trng cho tng phn)

    4.1 PP QUI HOCH THC NGHIM

    4. TI U HA THC NGHIM

    + Qui hoch trc giao cp 2: xy dng ma trn trc giao X bao gm ba loi th nghim:

    - Phn c s gm n = 2k th nghim theo qui hoch thcnghim yu t ton phn.

    - Phn im * gm nk = 2k im nm trn cc trc ta ca khng gian k yu t v cch tm phng n khongcch > 0.

    - Phn tm gm n0 (n0 1) th nghim tm phng ndng xc nh phng sai ti hin trong cng thc kimtra ngha ca cc h s hi qui.

    Tng s th nghim trong phng n l N = 2k + 2k + n0

    4.1 PP QUI HOCH THC NGHIM

    4. TI U HA THC NGHIM

    Mt vi dng phng trnh hi qui:

    + hi qui bc 1: y = b0 + j=1k bj xj

    + hi qui bc 1 y : y = b0 + j=1k bj xj + ji

    k bij xixj

    ( vi Ck2 h s bij)

    + hi qui bc 2 y :

    y = b0 + j=1k bj xj + ji

    k bij xixj + j=1k bjj xj

    2

    4.1 PP QUI HOCH THC NGHIM

  • 03/03/2013

    11

    4. TI U HA THC NGHIM

    Bc 1: kim tra ngha ca cc h s phng trnh hi qui

    bng tiu chun Student t (vi : mc ngha, = 0,05)

    Chn thng k: tbj =bj

    sbj

    Vi sbj: lch qun phng ca h s th i.

    Nu tbi > t(fth) th h s bi c gi li trong phng trnh

    hi qui.(fth = n0 1 : bc t do ti hin)

    Nu tbi < t(fth) th h s bi b loi khi phng trnh hi qui.

    4.2 KIM TRA S TNG HP CA PTHQ

    4. TI U HA THC NGHIM

    Phng sai sbj2 c xc nh theo cng thc:

    sbj2 =

    sth2

    i=1n xi

    2 =sth2

    Phng sai ti hin sth2 :

    sth2 =

    1

    n0 1 i=1

    n0

    (yi0 yo)2

    4.2 KIM TRA S TNG HP CA PTHQ

    4. TI U HA THC NGHIM

    Bc 2: kim tra s tng thch ca phng trnh hi qui

    theo tiu chun Fisher:

    F =sd2

    sth2

    Phng sai sd2 c xc nh theo cng thc:

    sd2 =

    1

    N L i=1

    n

    (yi y)2

    Vi L: s h s c ngha trong phng trnh hi qui.

    Nu F < F(, ftt, fth) th m hnh thng k ph hp vi s liu

    thc nghim.(ftt = N L , fth = n0 1)

    4.2 KIM TRA S TNG HP CA PTHQ

    4. TI U HA THC NGHIM

    gii bi ton ti u ha thc nghim chng ta cn tin

    hnh cc bc sau:

    + Bc 1: chn phng n tin hnh th nghim.

    + Bc 2: lp ma trn thc nghim X.

    + Bc 3: tin hnh th nghim xc nh gi tr bin u ra

    Y.

    + Bc 4: xc nh cc h s trong phng trnh hi qui.

    + Bc 5: nh gi phng trnh hi qui thu c.

    + Bc 6: xc nh ch thc nghim ti u.

    4.3 TI U HA THC NGHIM BNG EXCEL

  • 03/03/2013

    12

    4. TI U HA THC NGHIM

    Mt s hm thng dng trong ti u ha:

    + Nhn hai ma trn: MMULT(array1, array2).

    + Tnh nh thc ca ma trn: MDETERM(array).

    + Tnh ma trn nghch o: MINVERSE(array).

    + Tnh ma trn chuyn v: TRANPOSE(array).

    + Tnh gi tr trung bnh cc s hng: AVERAGE(number1,

    number2,).

    + Tnh tng bnh phng x2: SUMSQ(number1, number2,)

    4.3 TI U HA THC NGHIM BNG EXCEL

    4. TI U HA THC NGHIM

    Mt s hm thng dng trong ti u ha:

    + Tnh tng bnh phng lch (y )2:

    SUMXMY2(array_x, array_y).

    + Tnh lch chun ca mu i=1n (xi x)2

    n1:

    STDEV(number1, number2,).

    + Tra chun s Student: TINV(p1, p2).

    + Tra chun s Fisher: FINV(, p1, p2).

    4.3 TI U HA THC NGHIM BNG EXCEL

    4. TI U HA THC NGHIM

    Hy tm mi quan h gia hm mc tiu y v cc bin Z1, Z2,

    Z3 theo m hnh trc giao cp 1 vi s liu thu c nh sau:

    Bin

    thc

    n = 2kn0 = 3

    1 2 3 4 5 6 78 9

    10 11

    Z1 150 300 150 300 150 300 150 300225

    225 225

    Z2 30 30 90 90 30 30 90 9060 60 60

    Z3 15 15 15 15 45 45 4545 30 30 30

    y 3,0 6,0 10,0 12,0 15,0 23,0 12,0 18,012,0 13,8 13,2

    4.3 TI U HA THC NGHIM BNG EXCEL

    4. TI U HA THC NGHIM

    Bc 1: lp 1 bng tnh excel vi cc thng tin sau:

    Zj0 : mc c s.

    Khong bin thin Zj.

    Zj0 : D2 = AVERAGE(B2:C2).

    Zj : E2 = (C2-B2)/2

    4.3 TI U HA THC NGHIM BNG EXCEL

  • 03/03/2013

    13

    4. TI U HA THC NGHIM

    Bc 2: chuyn i cc bin thc sang bin m ha:

    x0= 1

    x1=

    G8=(C8-$D$2)/$E$2

    4.3 TI U HA THC NGHIM BNG EXCEL4. TI U HA THC NGHIM

    Bc 3: xc nh cc h s B = XTX1. (XTY)

    4.3 TI U HA THC NGHIM BNG EXCEL

    4. TI U HA THC NGHIM

    Bc 4: kim tra ngha ca cc h s hi qui:

    sbj2 =

    sth2

    i=1n xi

    2 =sth2

    ; sth

    2 =1

    n0 1 i=1

    n0

    (yi0 yo)2tbj =

    bjsbj

    STDEV(J16:J18)^2

    TINV(0.05,2)

    4.3 TI U HA THC NGHIM BNG EXCEL4. TI U HA THC NGHIM

    PTHQ c dng: y = 12,375 + 2,375 x1 + 4,625 x3

    4.3 TI U HA THC NGHIM BNG EXCEL

  • 03/03/2013

    14

    4. TI U HA THC NGHIM

    Bc 5: kim tra s tng hp ca phng trnh hi qui:

    sd2 =

    1

    N L i=1

    n

    (yi y)2

    4.3 TI U HA THC NGHIM BNG EXCEL

    F =sd2

    sth2

    F(, ftt, fth) = F(0.05,5,2): FINV(0.05,5,2)

    PTHQ c dng: y = 12,375 + 2,375 x1 + 4,625 x3 Add your company slogan