相关系数简记

pearson和spearman相关系数食用方法:

1.连续数据,正态分布,线性关系,用pearson相关系数是最恰当,当然用spearman相关系数也可以,效率没有pearson相关系数高。

2.上述任一条件不满足,就用spearman相关系数,不能用pearson相关系数。

3.两个定序测量数据之间也用spearman相关系数,不能用pearson相关系数。

pearson使用方法:scipy.stats.pearsonr( x, y )
spearman使用方法:scipy.stats.spearmanr(a, b=None, axis=0, nan_policy=‘propagate’)

但是 上述二者只能观察是否线性相关。而互信息发可以观察非线性相关。

互信息:

Pearson和spearman相关系数存在一个问题是一般情况下只考虑了线性相关性,对非线性的变量相关性效果一般(源于计算协方差时的线性计算)。另一种互信息的方法解决了这种问题,互信息通过计算两个变量之间对整个熵的情况来说明这一问题,互信息指的是两个随机变量之间的关联程度,即给定一个随机变量后,另一个随机变量不确定性的削弱程度,因而互信息取值最小为0,意味着给定一个随机变量对确定一另一个随机变量没有关系,最大取值为随机变量的熵,意味着给定一个随机变量,能完全消除另一个随机变量的不确定性。其公式如下。

原来我对X有些不确定(不确定性为H(X)),告诉我Y后我对X不确定性变为H(X|Y), (建议有数学背景的推倒一下公式)这个不确定性的减少量就是X,Y之间的互信息I(X;Y)=H(X)-H(X|Y)。互信息通过利用信息熵的方式来对特征之间的相关性进行衡量。克服了Pearson计算线性相关性的缺陷。但同时互信息法计算相关性带来的计算量的复杂度。

互信息食用方法:sklearn.metrics.normalized_mutual_info_score

定类变量

变量的一种,根据定性的原则区分总体各个案类别的变量。定类变量的值只能把研究对象分类,也即只能决定研究对象是同类抑或不同类,具有=与≠的数学性质。例如性别区分为男性和女性两类;出生地区分为农村、城市、城镇三类;民族背景区分为汉、蒙、回、苗、壮、藏、维吾尔等;婚姻状况区分为未婚、已婚、分居、离婚、丧偶等类。这些变量的值,只能区别异同,属于定类层次。设计定类变量的各个类别时,要注意两个原则。一个是类与类之间要互相排斥,也即每个研究对象只能归入一类;另一个是所有研究对象均有归属,不可遗漏。例如性别分为男女两类,它既概括了人的性别的全部类别,同时类别之间又具有排斥性。

定序变量

变量的一种,区别同一类别个案中等级次序的变量。定序变量能决定次序,也即变量的值能把研究对象排列高低或大小,具有>与<的数学特质。它是比定类变量层次更高的变量,因此也具有定类变量的特质,即区分类别(=,≠)。例如文化程度可以分为大学、高中、初中、小学、文盲;工厂规模可以分为大、中、小;年龄可以分为老、中、青。这些变量的值,既可以区分异同,也可以区别研究对象的高低或大小。但是,各个定序变量的值之间没有确切的间隔距离。比如大学究竟比高中高出多少,大学与高中之间的距离和初中与小学之间的距离是否相等,通常是没有确切的尺度来测量的。定序变量在各个案上所取的变量值只具有大于或小于的性质,只能排列出它们的顺序,而不能反映出大于或小于的数量或距离。

定距变量

也是变量的一种,区别同一类别个案中等级次序及其距离的变量。它除了包括定序变量的特性外,还能确切测量同一类别各个案高低、大小次序之间的距离,因而具有加与减的数学特质。但是,定距变量没有一个真正的零点。例如,摄氏温度这一定距变量说明,摄氏40度比30度高10度,摄氏30度比20度又高10度,它们之间高出的距离相等,而摄氏零度并不是没有温度。又比如调查数个地区的工人占全部劳动人口的比率时,发现甲、乙,丙、丁、戊五个地区的比率分别是2%、10%、35%、20%、10%。甲区与丙区相差33%,丙区与丁区相差15%。这也是一个定距变量。定距变量各类别之间的距离,只能用加减而不能用乘除或倍数的形式来说明它们之间的关系。

定比变量

也是区别同一类别个案中等级次序及其距离的变量。定比变量除了具有定距变量的特性外,还具有一个真正的零点,因而它具有乘与除(×、÷)的数学特质。例如年龄和收入这两个变量,固然是定距变量,同时又是定比变量,因为其零点是绝对的,可以作乘除的运算。如A月收入是60元,而B是30元,我们可以算出前者是后者的两倍。智力商数这个变量是定距变量,但不是定比变量,因为其0分只具有相对的意义,不是绝对的或固定的,不能说某人的智商是0分就是没有智力;同时,由于其零点是不固定的,即使A是140分而B是70分,我们也不能说前者的智力是后者的两倍,只能说两者相差70分。因为0值是不固定的,如果将其向上移高20分,则A的智商变为120分而B变成50分,两者的相差仍是70分,但A却是B的2.4倍,而不是原先的两倍了。摄氏温度这一变量也如此。定比变量是最高测量层次的变量。

<think>好的,我现在需要帮助用户解决使用RBF方法求解摩擦力系数的问题。首先,我需要明确用户的需求。他们可能是在进行某种机械系统或物理过程的模拟,比如电梯制动系统,而摩擦力系数的准确计算对系统的鲁棒性和可靠性至关重要。根据用户提供的引用[1],他们可能对Matlab实现和不确定性量化有一定兴趣,因此回答中可能需要结合这些点。 接下来,我需要回顾RBF(径向基函数)方法的基本原理。RBF通常用于插值或近似函数,特别是在多维空间中。它的核心思想是用基函数的线性组合来逼近目标函数。常见的基函数包括高斯函数、多二次函数等。在数值计算中,RBF可以用来构建代理模型,减少计算成本,尤其是在处理复杂或高维问题时。 用户提到的是摩擦力系数的求解,这可能涉及到实验数据或物理模型的结合。例如,在制动系统中,摩擦力可能受温度、压力、材料特性等多种因素影响,这些因素可能存在不确定性,如引用[1]中提到的鲁棒优化需要考虑参数的不确定性。因此,RBF方法可能被用来建立一个摩擦力系数与这些变量之间的近似关系,以便进行快速计算或优化。 接下来,我需要考虑如何将RBF方法应用到摩擦力系数的计算中。通常的步骤包括:收集实验数据或模拟数据,选择合适的径向基函数,构建插值矩阵,求解权重系数,然后进行预测。在这个过程中,关键点包括基函数的选择、正则化处理以避免过拟合,以及如何验证模型的准确性。 用户可能需要一个公式示例。例如,假设摩擦力系数μ与温度T和压力P有关,可以用RBF模型表示为μ = Σ w_i φ(|| [T, P] - c_i ||),其中c_i是中心点,φ是基函数,w_i是权重。需要给出具体的基函数形式,如高斯函数φ(r) = exp(-εr²),并说明如何通过最小二乘法求解权重。 同时,用户可能对数值计算的具体实现感兴趣,比如如何在Matlab中实现这一点。结合引用[1]中的Matlab示例,可能需要展示类似的代码结构,如构建设计矩阵、求解线性方程组等步骤。此外,考虑到不确定性,可能需要引用中的鲁棒优化方法,将RBF模型与不确定性量化结合,提高模型的可靠性。 还需要注意潜在的问题,比如数据稀疏性、中心点的选择、基函数参数的调整(如高斯函数的形状参数ε),这些都会影响模型的精度和稳定性。可能需要提到交叉验证或其他方法来优化这些参数。 最后,生成相关问题时,需要考虑用户可能的后续需求,比如如何验证模型、如何处理高维数据、与其他方法(如多项式回归、神经网络)的比较,以及在实际应用中的挑战。这些问题可以帮助用户更深入地理解和应用RBF方法。</think>### RBF方法求解摩擦力系数的数值计算步骤 RBF(径向基函数)方法常用于构建非线性系统的代理模型,适用于摩擦力系数等参数的计算[^1]。以下为关键步骤和公式示例: --- #### **1. 数学模型构建** 假设摩擦力系数$\mu$与输入变量$x$(如温度、压力等)的关系为: $$ \mu(x) = \sum_{i=1}^N w_i \phi(\|x - c_i\|) $$ - $c_i$:第$i$个RBF中心点 - $\phi(r)$:径向基函数(常用高斯函数$\phi(r) = e^{-\epsilon r^2}$) - $w_i$:待求权重系数 --- #### **2. 数值计算流程** **步骤1:数据采集** 通过实验或仿真获取$M$组数据$(x_j, \mu_j)$,其中$j=1,2,...,M$。 **步骤2:构建线性方程组** $$ \begin{bmatrix} \phi(\|x_1 - c_1\|) & \cdots & \phi(\|x_1 - c_N\|) \\ \vdots & \ddots & \vdots \\ \phi(\|x_M - c_1\|) & \cdots & \phi(\|x_M - c_N\|) \end{bmatrix} \begin{bmatrix} w_1 \\ \vdots \\ w_N \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \mu_1 \\ \vdots \\ \mu_M \end{bmatrix} $$ 简记为$A\boldsymbol{w} = \boldsymbol{\mu}$。 **步骤3:求解权重系数** 使用最小二乘法求解: $$ \boldsymbol{w} = (A^T A)^{-1} A^T \boldsymbol{\mu} $$ --- #### **3. Matlab代码示例** ```matlab % 定义RBF函数 phi = @(r, eps) exp(-eps * r.^2); % 输入数据 X_train = [x1; x2; ...]; % 训练样本点(M×d矩阵) mu_train = [mu1; mu2; ...];% 对应摩擦力系数 centers = X_train; % 中心点取训练样本 epsilon = 0.1; % 高斯函数形状参数 % 构建矩阵A A = pdist2(X_train, centers); A = phi(A, epsilon); % 求解权重 w = (A' * A) \ (A' * mu_train); % 预测新样本x_new的摩擦力系数 x_new = [x_test1; x_test2; ...]; r = pdist2(x_new, centers); mu_pred = phi(r, epsilon) * w; ``` --- #### **4. 关键参数优化** - **中心点选择**:可采用K-means聚类减少中心点数量 - **形状参数$\epsilon$**:通过交叉熵最小化调整[^2] - **正则化**:添加$\lambda I$防止矩阵病态,即$\boldsymbol{w} = (A^T A + \lambda I)^{-1} A^T \boldsymbol{\mu}$ ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值