У чому полягає різниця між інтерполяцією та екстраполяцією?

Маючи набiр даних, можна знайти вiдповiдну модель за допомогою регресiї. Дiапазон мiж найнижчим i найвищим спостережуваним значенням x називається дiапазоном дiї моделi. У його межах можна бути впевненим, що отриманi результати вiдносно точно вiдповiдають дiйсностi. За межами цього дiапазону результати можуть суттєво вiдходити вiд реальностi.

Тепер можна використати знайдену модель для обчислення значення функцiї (значення y) для точок, вiдмiнних вiд заданих точок даних.

Теорiя

Iнтерполяцiя

Коли ми знаходимо значення функцiї точки, що перебуває в межах дiапазону дiї нашої моделi, то виконуємо iнтерполяцiю. Для найбiльш достовiрних результатiв варто вибирати точки в межах областi визначення моделi.

Теорiя

Екстраполяцiя

Коли ми знаходимо значення функцiї точки, що виходить за межi дiапазону дiї, то виконуємо екстраполяцiю. Цей результат може суттєво вiдрiзнятися вiд реальних значень.

Приклад 1

На момент народження Джей Зi важив 3.2к г. У таблицi нижче показано його вагу, y кг, через x днiв пiсля народження.



Вiк (x днiв) Вага (y кг)


0 3.2


7 3.5


20 4.1


30 4.5


57 5.7


За допомогою регресiї знайди лiнiйну модель ваги маленького Джея Зi станом на дату в таблицi.

З таблицi бачимо, що дiапазон дiї моделi визначається значеннями x у iнтервалi [0, 57]. За допомогою цифрових iнструментiв знаходимо лiнiйну модель ваги Джея Зi через x днiв пiсля народження. Модель має вигляд функцiї

y = 0.04x + 3.2.

З огляду на знайдену модель, скiльки Джей Зi важив через 14 днiв пiсля народження?

Пiдставляємо 14 замiсть x у функцiї i обчислюємо вагу Джея Зi через 14 днiв:

Вага через 14 днiв = 0.04 14 + 3.2 = 3.76к г

Вага через 14 днiв = 0.04 14 + 3.2 = 3.76к г

Згiдно зi знайденою моделлю, через 14 днiв пiсля народження Джей Зi важив 3.76 к г. Ми вибрали значення в межах областi визначення (x = 14), а отже, виконали iнтерполяцiю.

З огляду на знайдену модель, скiльки важив Джей Зi через рiк (365 днiв)?

Пiдставляємо 365 замiсть x i обчислюємо вагу Джея Зi через 365 днiв:

Вага через 365 днiв = 0.04 365 + 3.2 = 17.8к г

Вага через 365 днiв = 0.04 365 + 3.2 = 17.8к г

Згiдно зi знайденою моделлю, через один рiк (365 днiв) пiсля народження Джей Зi важив 17.8 к г. Оскiльки здорова однорiчна дитина зазвичай важить вiд 8.0 к г до 12.0 к г, Джей Зi мав надмiрну вагу, або наш результат надто вiдрiзняється через те, що значення, яке ми використали, виходить за межi дiапазону дiї нашого набору даних. Iмовiрнiше, що модель непридатна за межами цього дiапазону, нiж те, що Джей Зi мав надмiрну вагу. Ми вибрали значення за межами дiапазону (x = 365), а отже, виконали екстраполяцiю.

Бажаєш дізнатися більше?ЗареєструйсяЦе безплатно!