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第二次作业

1.判断 在相同的观测条件下,对同一个量进行若干次观测得到一组观测值,这组观测值中,误差小的观测值比误差大的观测值的精度高。(错)

2.观测误差分为哪三类?它们是如何定义的?

​3.在相同的观测条件下大量的偶然误差呈现出什么样的规律性?

4.已知两种测量条件下的真误差分别如下:Ⅰ1,0,2,-2,-1;Ⅱ-2,3,-2,2,-3。试比较两组观测结果的精度。

import numpy
arr1=[1,0,2,-2,-1]
arr2=[-2,3,-2,2,-3]
# 总体方差
print("arr1","方差",numpy.var(arr1),"标准差",numpy.std(arr1))
print("arr2","方差",numpy.var(arr2),"标准差",numpy.std(arr2))
# arr1 方差 2.0 标准差 1.4142135623730951
# arr2 方差 5.84 标准差 2.4166091947189146

数据1的方差小,即数据1的精度高。

5.何为精度?通常采用哪几种指标来衡量精度?

精度即精密度,表示观测值之间的密集或离散程度。

衡量指标:

6.设有观测向量$L_{31}=\begin{bmatrix}L_1&L_2&L_3\end{bmatrix}^T,其协方差阵为D_{LL}=\begin{pmatrix}4&0&0\0&3&-1\0&-1&2\end{pmatrix}$。现有函数$Z=\begin{pmatrix}L_1^2\L_1L_3\end{pmatrix}$,试求函数Z的方差阵$D_{zz}$

线性化:$d_Z=(2L_1+L_3)dL_1+L_1dL_3=\begin{bmatrix}2L_1+L_3&0&L_1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}dL_1\dL_2\dL_3\end{bmatrix}$

协方差传播律:$D_{zz}=\begin{bmatrix}2L_1+L_3&0&L_1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}4&0&0\0&3&-1\0&-1&2\end{bmatrix}\begin{bmatrix}2L_1+L_3\0\L_1\end{bmatrix}=18L_1^2+16L_1L_3+4L_3^2$

7.设有观测向量$L_{31}=\begin{bmatrix}L_1&L_2&L_3\end{bmatrix}^T,其协方差阵为D_{LL}=\begin{pmatrix}3&&\&4&\&&2\end{pmatrix}$。现有函数$F_1=L_1-3L_3,F_2=3L_2L_3$,试求函数Z的方差$\sigma_{F_1}^2,\sigma_{F_2}^2$和互协方差$\sigma_{F_1F_2}$

$A_1=\begin{bmatrix}1&0&-3\end{bmatrix}$ 则 $\sigma_{F_1}^2=A_1D_{LL}A_1^T=\begin{bmatrix}1&0&-3\end{bmatrix}\begin{bmatrix}3&&\&4&\&&2\end{bmatrix}\begin{bmatrix}1\0\-3\end{bmatrix}=21$

$A_2=\begin{bmatrix}0&3L_3&3L_2\end{bmatrix}$ 则 $\sigma_{F_2}^2=A_2D_{LL}A_2^T=\begin{bmatrix}0&3L_3&3L_2\end{bmatrix}\begin{bmatrix}3&&\&4&\&&2\end{bmatrix}\begin{bmatrix}0\3L_3\3L_2\end{bmatrix}=36L_3^2+18L_2^2$

互协方差$\sigma_{F_1F_2}=A_1D_{LL}A_2^T=\begin{bmatrix}1&0&-3\end{bmatrix}\begin{bmatrix}3&&\&4&\&&2\end{bmatrix}\begin{bmatrix}0\3L_3\3L_2\end{bmatrix}=-18L_2$

8.设有观测向量$X_{21}=\begin{bmatrix}L_1&L_2\end{bmatrix}^T$,已知$\hat{\sigma}{L_1}=3^{\prime\prime},\hat{\sigma}{L_2}=5^{\prime\prime},\hat{\sigma}{L_3}=-4(^{\prime\prime})^2$,试写出其协方差矩阵$D{XX}$。

$D_{XX}=\begin{bmatrix}9&-4\-4&25\end{bmatrix}(^{\prime\prime})^2$