29 votos

Cómo comprobar si una curva exponencial por eyeballing?

Un avión de la curva está impresa en un pedazo de papel con las direcciones de ambos ejes especificados. ¿Cómo puedo (aproximadamente) verificar si la curva es de la forma $y=a e^{bx}+c$ sin ajustar o hacer cualquier cuantitativa de cálculo?

Por ejemplo, lineales, curvas, puedo elegir dos puntos de la curva y comprobar si el punto medio está también en la curva. De parábolas, puedo examinar la relación geométrica entre la tangente en un punto y la secante de conectar el pico y punto. ¿La curva exponencial tienen similares características geométricas que puedo aprovechar?

24voto

Anonymous Puntos 14

Son la duplicación de puntos uniformemente espaciados?

Suponga $a$ $b$ son positivos (si no, es fácil de ver y de reajuste - $a$ es positivo si la curva se aplana a la izquierda, $b$ tiene el mismo signo de $a$ si la curva es creciente). Mentalmente restablecer la $x$ eje a la altura a la que la curva tiende a ser horizontal a la izquierda (que es $c=\lim_{x\rightarrow -\infty} ae^{bx}+c$) . Nota: hay una manera de ser muy riguroso acerca de esto, y obtener un $c$ con regla y compás (ver abajo), pero entonces no es realmente "eyeballing".

Con $c$$0$, tomar un punto de $x_1$ el (nuevo) $x$ eje, y un multiplicador aleatorio $M>1$; es decir, $M=2$. Ojo el punto de $x_2$ a que $y(x_2)$ es aproximadamente el $M$ veces $y(x_1)$. Luego globo ocular el punto de $x_3$ a que $y(x_3)$ es aproximadamente el $M$ veces $y(x_2)$, y así sucesivamente, y comprobar si los puntos de $x_1,x_2,x_3,...$ a que $y$ multiplica por $M$ están espaciados de manera uniforme, como debe ser si la curva es una exponencial.

Más fácil de hacer que de decir... como usted han encontrado suficiente "multiplicación" puntos en su hoja de papel. Si la curva es muy "plano" usted tendría que elegir un $M$ muy cerca de $1$, pero todavía funciona en la teoría (o si se puede hacer con regla y compás con la suficiente precisión - pero de nuevo, eso no es realmente "eyeballing"). En la práctica será difícil decirle a un "plano" de la exponencial de una parábola o incluso una línea: recuerde que $e^{bx}$ está muy cerca de a $1+bx$ si $bx\ll 1$, es decir, si $\frac{1}{b}$ es mucho mayor que el mayor $x$ que tiene en su hoja de papel. Entonces de nuevo, incluso un "suficientemente plana" parábola es difícil saber a partir de una línea...

Si el pedazo de papel en la otra mano es lo suficientemente grande, como un bono, usted también puede medidor de $a$ (o más exactamente $a \cdot$ e) $b$ (o más exactamente $\frac{\ln M}{b}$) y $c$. Sabemos que $c$ es la altura a la que la curva converge como $x\rightarrow -\infty$, mientras que en ($a \cdot$ e) es la distancia entre dicha altura y el $y$ eje se cruzan. Y el espaciado horizontal $\Delta x$ entre los puntos en los que se compruebe que la curva es $\frac{\ln M}{b}$ desde $e^{b\Delta x}=M$.

Vamos a ser rigurosos!

Primero de todo, ¿cómo podemos rigurosamente construcción $c$ con regla y compás? Para hacerlo, todo lo que tenemos que hacer es tomar una muestra aleatoria positiva espaciado horizontal $\Delta x$, y obtener un $\Delta^0_y=y(0)-y(-\Delta x)$, e $\Delta^1_y=y(-\Delta x) - y(-2\Delta)$. Llame a $\rho<1$ la proporción de $\frac{\Delta^1_y}{\Delta^0_y}$. Es inmediato que $c$ está situado a una distancia $\sum_{i=0}^\infty \rho^i \Delta^0_y = \Delta^0_y \frac{1}{1-\rho}$ por debajo de la intersección de la curva con el $y$ eje, que podemos fácilmente si algo laboriosa de obtener con regla y compás señalar que $\Delta^0_y$ es a media proporcional entre dicha distancia y $\Delta^0_y-\Delta^1_y$.

También, como Rahul señala correctamente, para ser realmente formal, habría que optar $M$ suficientemente "al azar" (uniformemente al azar en cualquier pequeño no degenerada intervalo es suficiente), por lo que la probabilidad de encontrar una función en la forma $e^{bx+f(x)}$ $f(x)$ periódica con un período que es exactamente un múltiplo entero de $M$$0$. En la práctica, ya que sólo está echando un vistazo para áspera exponentiality, la comprobación de que la curva no "meneo" es suficiente para descartar estos casos!

15voto

theog Puntos 585

Asumiendo $c=0$ (no es la gráfica de una función exponencial de otra manera):

Elegir un punto de la curva. Dibujar la tangente y la extendemos hasta que se cumpla el $x$-eje. También caída vertical desde el punto a de la $x$-eje. Ahora usted tiene un triángulo rectángulo.

Hacer esto para un montón de puntos. Las bases de todos los triángulos deben tener la misma longitud.

12voto

Andrew Whitehouse Puntos 1353

Usted no puede. No, no sólo "en teoría", sino también en la práctica.

He intentado esto al hacer la regresión de antes y me dio hasta una vez me di cuenta de lo imposible que es:

Curve

(Ignore la izquierda hacia arriba a la parte de la parábola; fingir que no tienen esa pieza de información cuando usted está tratando de decir cual es cual.)


Actualización

Ya que no podía reproducir la trama anterior (sólo se mantiene la captura de pantalla, y no estoy seguro de por qué las fórmulas, no parecen ser la reproducción de la misma), voy a incluir una artificial que se muestra el mismo problema:

Plot 2

Para reproducir:

Plot[{Exp[x] / 4, 0.32 x^2 + 0.12 x + 0.26}, {x, 0, 2}, PlotRange -> {Automatic, {0, 2}},
    GridLines -> Automatic, AspectRatio -> 1, BaseStyle -> {FontSize -> 14}]

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X