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比较预测值与实测值

模型给出一个数,实际测量给出另一个数,你要说明这个差距意味着什么。

本页内容
  1. 怎样一步步比较?
  2. 例题
  3. 要留意的错误
  4. 自我检测
  5. 接下来学什么

要比较预测值与实测值,先算残差(实测减预测),再把它表示为实测值的百分比,然后用文字判断模型对其用途来说是否足够好。光有数字不算答案,因为最后一句必须说明它的含义。

这一课接在解读参数之后,属于International Mathematics 建模,并为你判断数据范围之外的预测做准备。

怎样一步步比较?

  1. 预测: 把输入代入模型。
  2. 求残差: 实测 − 预测。
  3. 求百分比误差: |残差| ÷ 实测 × 100。
  4. 说明方向: 残差为正表示模型低估(underestimate),为负表示高估(overestimate)。
  5. 判断: 说明这个差距对用途来说能否接受,并给出一个可能的原因。

例题

出租车车费模型是 F = 3.50 + 1.20d,F 的单位是令吉,d 是距离(km)。一趟 8.5 km 的行程,实际车费是 RM15.20。比较预测与实测。

步骤 1,预测: F = 3.50 + 1.20 × 8.5 = 3.50 + 10.20 = RM13.70。

步骤 2,残差: 15.20 − 13.70 = +RM1.50。

步骤 3,百分比误差: 1.50 ÷ 15.20 × 100 = 9.87…,约 9.9%。

步骤 4,方向: 残差为正,所以模型低估了这趟车费。

步骤 5,判断: 约 10% 的差距用来粗略做预算可以接受,用来算准确的账单则不行。一个可能的原因是模型没有考虑堵车时的等候时间。

检查:1.20 × 8.5 = 10.2,因为 1.2 × 8 = 9.6,1.2 × 0.5 = 0.6,9.6 + 0.6 = 10.2。另外 13.70 + 1.50 = 15.20。

要留意的错误

常见的失误是把减法顺序反过来,然后把符号读反。

错误的做法: 13.70 − 15.20 = −1.50,所以模型高估了车费。

预测值比实际车费低,所以是低估。

改正的方法是定下一条规则:残差 = 实测 − 预测,并且永远用文字说明方向。问自己哪个数更大。如果真实值大于预测值,模型就偏低。

自我检测

先在纸上做,再打开答案。

1. 某模型预测 42,实测值是 45。求残差和百分比误差。

显示答案

残差 = 45 − 42 = +3。百分比误差 = 3 ÷ 45 × 100 = 6.66…,约 6.7%。模型低估。

2. 某模型预测一个容器装 250 mL,实际测得 240 mL。求残差、百分比误差和方向。

显示答案

残差 = 240 − 250 = −10 mL。百分比误差 = 10 ÷ 240 × 100 = 4.16…,约 4.2%。模型高估。

3. 某模型在 x 增大时,残差依次是 +0.2、+0.3、+0.4。这个规律说明什么?

显示答案

残差全为正并且越来越大,说明 x 增大时,模型低估得越来越多。模型的斜率可能偏小,或者真实关系是弯曲的。好的模型,其差距应分布在零的两侧,没有规律。

接下来学什么

数据范围内的预测是一回事,远在范围之外的预测需要更谨慎:解释外推为什么可能失败。如果百分比仍让你犯难,百分比基数探索器会展示基数如何改变答案。综合题在建模练习题中。

有些学生算术没错,却写出与计算不相符的结论。我们的老师可以在一对一线上数学补习中陪你练习,让结论和计算结果对得上。

常见问题

什么是残差?

残差(residual)是实测值减去预测值。残差为正,表示模型预测偏低;为负,表示偏高。每次都固定用这个顺序,可以避免符号错误,也方便你说明模型是低估还是高估。

百分比误差怎么算?

用差距的大小除以实测值,再乘以 100。实测值是基数,因为它是真实的测量。要说明你用的是哪个基数。如果题目指定了别的基数,就按题目来。

误差要多小,模型才算好?

没有固定的界限,要看用途。出租车车费差 RM1.50,用来做预算也许可以接受,用来算账单就太大了。要根据模型的用途来判断差距,同时看差距是否有规律。

更新于:

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