矛盾方程组的解法及其分析应用.doc

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标题矛盾方程组的解法及其分析应用内容方程组中的独立方程的个数大于未知数的个数,这是矛盾方程组的一个关键特征如何通过特定的方法来测量这些值,以及它们如何影响问题的解决方法示例对于吸光度浓度扩散电流浓度色谱峰面积质量等工作的曲线绘制,通常使用线性方程组或非线性方程组其中,线性方程组表示所有独立变量之间的线性关系,而非线性方程组则表示变量间的变化趋势解决这类问题的关键是理解方程组的形式,并利用适当的数学工具,如最小二乘法则偏微分方程和牛顿法通过这种方式,我们可以预测

方程组病态程度的衡量指标──系数矩阵的范数

设是上的一个对应规那么,使得对每个有唯一记号表示的实数与之对应,如果满足以下条件:

①,当且仅当时,;

②,

那么称为上的范数。

设,那么有:

行范数,〔〕

列范数,〔〕

谱范数

,其中和分别是的最大和最小特征值。

范数与误差传递

多元混合体系吸光度的一般模型为:

假设K是较精确的,非奇异的。有一个小误差,记作,那么相应解为,因此有:

例:求方程组①和方程组②系数矩阵的条件数。

解:方程组①

同理,方程组②

,,

附:特征值

设,由定义的多项式称为的特征多项式。如果是的根,即有:。齐次方程必有非零解。

残差向量改善迭代法解病态方程组

①,用主元素消去法解得;

②;

②令,用主元素消去法解得;

③令,返回②直至。

例:求病态方程组的精确解〔精确到0.000001〕。

①主元素消去法解得

②代入得残差

③建立校正方程组,解得校正值

④校正后的解,返回②,得

第三章矛盾方程组的解法及其分析应用

矛盾方程组:方程组中独立方程的个数大于未知数的个数。

如:吸光度-浓度、扩散电流-浓度、色谱峰面积-质量等工作曲线绘制中,由两个以上的实验点确定一条直线方程的斜率k和截矩a。

最小二乘原那么和最小一乘原那么的异同。

1最小二乘法

矛盾方程组的一般形式〔p≥m〕:

其中p为测量波长点数,m为样品中共存组分的个数。写成矩阵形式为:

其中,,

找到一组,使取得极小值。

即。

矛盾方程组〔无解〕─→线性方程组〔有唯一解〕

例:用标准参加法在原子吸收分光光度计上测定试液中Cd2+的浓度,在一系列20.00mL试液中分别参加不同量的Cd2+标准溶液并定容至50mL容量瓶中,测量结果如下:

试液

20.00mL

20.00mL

20.00mL

20.00mL

参加Cd2+标准〔10.00mg/L〕的量,mL

0

1.00

2.00

4.00

吸光度A

0.042

0.080

0.116

0.190

解:,,,

为:

→→→,

2CPA法

2.1CPA法的定量关系:

2.2CPA法的计算过程:

P为K的函数,定性组成和测量波长点相对固定时,与组分浓度无关,当根据标准确样确定其大小后,也能适用于浓度不同的未知样。

例:Zn2+、Cu2+、Fe3+、Pb2+标准混合样的浓度和吸光度

No.

浓度,

吸光度A

Zn2+

Cu2+

Fe3+

Pb2+

530nm

532nm

534nm

536nm

1

15.04

6.44

8.05

17.0

0.441

0.405

0.371

0.331

2

10.03

19.3

5.75

12.7

0.515

0.476

0.442

0.400

3

7.02

9.01

17.3

17.0

0.467

0.433

0.404

0.369

4

5.01

12.9

11.5

21.2

0.444

0.418

0.389

0.370

5

10.0

9.01

11.5

8.49

0.480

0.440

0.411

0.370

6

10.0

12.9

8.50

17.0

0.511

0.471

0.433

0.394

实测值

7.26

14.1

13.2

13.5

0.494

0.458

0.429

0.392

参加量

7.02

14.2

11.5

12.8

/

/

/

/

回收率,%

103

99.3

114

105

/

/

/

/

2.3CPA法的MATLAB算法程序

按正确的顺序输入标准混合样的浓度矩阵CS和吸光度矩阵AS以及未知样的吸光度矩阵AU

直接输入未知样的CU=PAU〔其中P由混合标准样确定,A为未知样的吸光度矩阵〕。

即:

CPA法的手算过程〔消元法求P,防止求逆〕

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