На практике часто возникает необходимость провести анализ данных, представляющих собой нелинейную зависимость двух переменных. Нужно определить вид их функциональной связи и построить регрессионную модель, выравнивающую опытные данные. Для этого используют метод линеаризации модели. Данный метод основан на нахождении замены переменных, которая преобразует нелинейные уравнения в линейные, что в конечном итоге позволяет применять теорию линейной регрессии для построения нелинейной модели. Применение линеаризации модели позволяет лучше разобраться в качественных и количественных особенностях нелинейной системы. Так, например, можно определить вид зависимости коэффициента теплоотдачи (Y), от горизонтальной стенки к кипящей воде от разности температур стенки и кипящей воды (X):

Значительное число нелинейных зависимостей, встречающихся в химической практике, может быть описано следующими уравнениями:

y=a·bx; (1)

y=a·xb; (2)

. (3)

Первое и второе уравнения легко привести к линейному виду, прологарифмировав их:

lny=lna+x·lnb=>Y=A+Bx,

где Y=lny, A=lna, B=lnb;

lny=lna+b·lnx=>Y=A+bX,

где Y=lny, A=lna, X=lnx.

Для приведения третьего уравнения к линейному виду нужно выполнить преобразование:

y=x/(a+bx) => x/y=a+bx => Y=a+bx,

где Y=x/y.

Вычислив для каждого уравнения (1)-(3) парные коэффициенты корреляции (0,986574) (0,995185) и (–0,93835) соответственно, приходим к выводу что модель (2) наилучшим образом характеризует рассмотренную зависимость, так как величина коэффициента корреляции для нее наивысшая. Проводим замену переменных Y=lny, A=lna, X=lnx. Теперь уравнение имеет вид: Y=A+bX. Вычислив параметры регрессии, приходим к модели вида: y=106,627·x1,9067. Подставляя значения xi в полученное уравнение регрессии, найдем значения коэффициента теплоотдачи, выравнивающие опытные данные:

Построенная по вычисленным данным диаграмма представлена на рисунке.

Диаграмма рассеяния и выравнивающая опытные данные линия регрессии

Полученная регрессионная модель хорошо отражает функциональную зависимость коэффициента теплоотдачи от стенок сосуда к кипящей воде.