计算药物分析-大题

试解释解线性方程组可能遇到的奇异方程和病态方程组的实际意义奇异方程：行列式为零的矩阵为奇异矩阵，奇异矩阵不能求逆。对线性方程组AX=B，系数矩阵A（m=n）或A’A(m≠n)若为奇异矩阵则方程组无解。如计算分光光度法中当各组分光谱完全相同，将得到无解的奇异矩阵，此时求不出方程组的解，因此应该避免。病态方程组：线性方程组AX=B，系数矩阵A（m=n）或A’A(m≠n)非奇异，方程组有解，但其解有时却无法接受，此时方程组属于病态方程组，病态方程组的系数矩阵常常会由于微小的误差使方程组的解发生极大的变化即差之毫厘，缪之千里。由于化学测量中涉及到的线性方程组的系数一般都是实验测量值或由测量值计算得到，实验测量误差的不可避免使得方程组的系数常有一定的误差。应努力建立条件数小的方程组，避免因解病态方程组造成的误差。由于方程组的条件数取决于系数矩阵，根据研究体系的特征，选择适当的实验点，是避免产生病态方程组的关键。如计算分光光度法中当各组分光谱完全相同，将得到无解的奇异矩阵；但假如虽然有差别，可差别很小，则条件数必然很大，则将得到病态方程组。分光光度法中波长的选择十分重要。什么叫迭代法，如何应用牛顿-雷扶生法解高次方程？应注意什么问题迭代法：对方程f(x)=0求近似解，使f(x*)≈0，设初值x0，按一定规则生成新值x1，依次计算生成数列:x0,x1,x2,x3……xn，limxn=x*，收敛标准：│xn-xn-1│<ε，ε是一个足够小的数。应用牛顿-雷扶生法：设初始值，根据牛顿迭代式，收敛标准：，是一个足够小的数。注意点：收敛标准：，初始值：可能有多个解插值和拟合的区别是什么不同点：若要求所求曲线（面）通过所给所有数据点，就是插值问题；若不要求曲线（面）通过所有数据点，而是要求它反映对象整体的变化趋势，这就是数据拟合，又称曲线拟合或曲面拟合。相同点：函数插值与曲线拟合都根据一组数据构造一个函数为近似，但由于近似的要求不同，二者的数学方法上是完全不同的。试分析比较计算药学中常用的两种软件系统—Excel和Matlab的特点。Excel电子表格：是office办公软件，为数据库，实用，普遍，灵活通用，功能强大，易于操作，应用于数据记录、数据运算、统计分析、曲线拟合、绘图、财务分析、数据库储存管理等功能，有许多内置的函数可用来完成化学和药学中的计算任务。在化学和药学的数据处理及相关科研工作中，excel电子表格程序被广泛应用于存储，分析和管理数字和文本数据。 Matlab：是一种专业软件，作为一种编程语言和可视化工具，可解决工程、科学计算和数学学科中的许多问题。Matlab建立在向量、数组和矩阵的基础上，使用方便，人机界面直观，输出结果可视化。矩阵是matlab的核心。Matlab程序的特点：提供了一种全新的编程语言，其语法规则简单，很贴近人的思维方式。Matlab怨言还直接提供了强有力的绘图指令。Matlab的运算功能很强，对化学计量学程序调试和编制有很大好处。Matlab语言在矩阵运算的方面显得特别简捷、高效和方便。试说明实验数据统计检验的基本方法对实验数据进行统计分析，一般是将实验数据整理概括成上述统计性样本的数字特征，即均值和标准差，然后按以下步骤进行：⑴确定统计分析目的，选择统计检验方法；⑵建立检验假设H0和H1，计算检验用的统计量Q。⑶选择显著性水平；⑷将计算得到的统计量和统计检验表对照得出肯定或否定检验假设的结论。显然，显著性水平越小，可接受的概率P越大，P=1-。假设检验的过程就是比较计算统计量Q和能满足P≥1-需要的最小统计量Q0（统计表格值）。若Q＞Q0，则拒绝假设H0，接受H1，反之，则接受H0，拒绝H1。对两组实验数据进行准确度差别检验时应注意什么问题？应用t检验比较两组测量数据的均值：t检验的应用要求假定两组数据的精密度不存在显著差异，即方差齐性，为此须应用F检验来判断。当方差齐性不能满足时，可按科克伦公式进行t检验。显著性水平的选取应视实际情况而定，检验顺序：Q检验F检验T检验什么是非参数统计分析？和经典的优化方法有何区别？对于非正态分布的数据，或测定次数太少，无法判断是否可作为正态分布的情况下，使用以均值和方差为参数的经典统计方法显然不严密。应使用非参数分析的方法。非参数统计分析方法不要求了解总体的分布，不依赖于总体分布的均值、方差等参数，也不要求连续变量的数据，方法简便，直观，检验的功效能够满足要求，适用性较强。举例说明常用优化方法的分类方法。单指标优化和多指标优化色谱分离优化的指标只考虑最小分离度为单指标优化；有时要综合峰的分布和分析时间等，这类优化称为多指标优化。黑箱式优化和解析式优化如果不能得到评价函数和因素间的函数关系即响应面函数，称为黑箱式优化；否则为解析式优化。并行优化、序贯优化并行优化是指通过试验设计对有关因素的水平规划后，同时进行诸因素各水平的试验，并由试验数据综合分析结果，直接求出最优条件。如正交试验设计和均匀试验设计。序贯优化是指通过序贯的进行系列实验达到优化，每进行一次或少量次试验后，先分析已取得的试验结果，预测优化的可能方向，在此基础上设计新的试验，重复进行直至求得最优解。如黄金分割法和单纯形法什么叫响应面？根据实验结果建立的数学模型和响应面不符合时将会产生什么问题？响应面是系统响应或评价函数对因素的函数。实验结果建立的数学模型和响应面不符合时将会产生很大的误差，无法找到最优化解。试说明均匀设计和正交设计的区别。正交设计法是利用数理统计学观点，从全面实验的点中选出具有代表性的点进行实验设计。被选出的点具有“均匀分散，整齐可比”的特点，实验点数多。均匀设计法是方开泰将数论与多元统计相结合，在正交设计法的基础上,单纯从“均匀分散”性出发,不考虑“整齐可比”的实验设计方法。实验点数大幅减少。简述改良单纯形法寻优方法的基本思路，并分析该法的优缺点。思想：在搜索最优区域过程中，除了运用“反射”操作外，允许单纯形“扩展”，“压缩”和“整体压缩”。优点：加速了单纯形向最优点区域推进。不仅可以一维，还可以多维因素优化。与析因分析相比，没增加一个因素，单纯形法仅增加一个试验点，经济。缺点：单纯形法属于黑箱操作法，只能盲目地根据实验结果来确定优化方向，而不能全面了解设计空间的响应面。可能选出的是局部优化点，如要选出最优点，应当选择好初始点。在处理较高维的问题时收敛速度往往较慢。为什么要对建立的分析方法进行验证？如何验证？为了保证分析测试结果的可靠性和准确性，并保证所建立的方法能被同黄反复和验证，发表以后能被他人应用，得到普及，具有实用价值，必须对建立的方法进行系统科学的验证，应有一定的方法和数据证实其可靠性和可行性，证明采用的方法符合相应的检测要求，符合标准化和规范化。一般验证项目有准确度、精密度、专属性、检测限、线性范围、耐用性等。不同的分析方法验证的内容和要求并不相同，应根据规定进行验证内容：准确度是指用该方法测定的结果与真实值或参考值接近的程度，用百分回收率表示精密度是指在规定条件下，同一个均匀样品，经多次取样测定所得结果之间的接近程度。用偏差（d）、标准偏差(SD)、相对标准偏差(RSD)（变异系数，CV）表示。检测限系指试样在确定的实验条件下，被测物能被检测出的最低浓度或含量。属限度检验效能指标，无需定量测定，只要指出高于或低于该规定浓度即可。可用非仪器分析目视法，或者以信噪比（S/N）3∶1或2∶1时的相应浓度或注入仪器的量确定检测限。定量限（1imitofquantitation，LOQ）指样品中被测物能被定量测定的最低量，结果应具有一定准确度和精密度要求。常用信噪比法确定定量限，一般以信噪比（S/N）为10∶1时相应的浓度或注入仪器的量进行确定，也可用仪器所测空白背景响应标准差（SD）的10倍为估计值，再经试验确定方法的实际测定下限。专属性指有其他成分（杂质、降解物、辅料等）可能存在情况下采用的方法能准确测定出被测物的特性，能反映该方法在有共存物时对供试物准确而专属的测定能力，是指该法用于复杂样品分析时是否受到相互干扰程度的度量。可用鉴别反应和含量测定和杂质测定。线性指在设计的范围内，测试结果与试样中被测物浓度直接呈正比关系的程度。通常用最小二乘法处理数据求得回归曲线的斜率来表示。范围指达到一定精密度、准确度和线性的条件下，测试方法适用的高、低限浓度或量的区间。范围的确定可因测定项目不同而有不同要求耐用性广义来说是指同一样品分析结果的再现性。稳健性系指在测定条件有小的变动时，测定结果不受影响的承受程度。一般属于实验室内方法研发和验证环节。为什么要进行回收率试验？如何进行回收率试验？要进行回收率实验来考察方法的准确度。测定回收率R的具体方法可采用“回收试验法”和“加样回收试验法”。回收试验：空白+已知量A的对照品（或标准品）测定，测定值为M，回收率加样回收试验已准确测定药物含量P的真实样品+已知量A的对照品（或标准品）测定，测定值为M，加样回收率数据要求：规定的范围内，至少用9次测定结果评价，如制备高、中、低三个不同浓度样品各测三次如何考察定量分析方法的精密度？①重复性(repeatability):在相同条件下，由同一个分析人员测定所得结果的精密度；在规定的范围内，至少用9次测定结果评价，如制备三个不同浓度样品各测三次或把被测物浓度当作100%，至少测6次进行评价。②中间精密度同一实验室，不同时间由不同分析人员用不同设备所得结果的精密度。③重现性(reproducibility)不同实验室，不同分析人员测定结果的精密度。数据要求：需报告SD，RSD和可信限。检测限和定量限有何区别？和灵敏度有何区别？如何研究分析方法的检测限？检测限（detectionlimit）系指试样中被测物能被检测出的最低量；定量限（quantitationlimit）系指样品中被测物能被定量测定的最低量，其测定结果应具定量分析方法应达到的准确度和精密度。灵敏度(sensitivity)指的是分析信号随组分含量变化的大小。 研究分析方法检测限的方法：①非仪器分析目视法用已知浓度的被测物，试验出能被可靠地检测出的最低浓度或量。②信噪比法用于能显示基线噪音的分析方法（仪器分析方法），是把已知低浓度试样测出的信号与空白样品测出的信号进行比较，算出能被可靠地检测出的最低浓度或量。一般以信噪比（S/N）3∶1或2∶1时的相应浓度或注入仪器的量确定检测限。（1）空白值＝0时；

①测定背景10次以上，求出标准差σb。

②将σb乘以三倍；

③在工作曲线上求出3σb相对应的浓度Xb；即为方法的检出值；

（2）空白值不等于0；

①测定背景10次以上，求出标准差σb；

②将σb乘以三倍；

③在工作曲线上求出3σb相对应的浓度Xb；

④将求得的对应浓度值加上空白值即得该方法的检出限。专属性验证对有关物质检查方法的建立有何意义？如何考察分析方法的专属性？专属性指有其他成分（杂质、降解物、辅料等）可能存在情况下采用的方法能准确测定出被测物的特性，能反映该方法在有共存物时对供试物准确而专属的测定能力，是指该法用于复杂样品分析时是否受到相互干扰程度的度量。考察分析方法的专属性方法：①鉴别反应

能与可能共存的物质或结构相似化合物区别，不含被分析的样品，以及结构相似或组分中的有关化合物，均应呈负反应。②含量测定和杂质测定杂质可获得的情况下，对于含量测定，试样中可加入杂质或辅料，考察测定结果是否受到影响，并可与未加杂质和辅料的试样比较测定结果，对于杂质测定，也可以向试样中加入一定量杂质，考察杂质是否能得到分离。在杂质或降解产物无法获得的情况下，可将含有杂质或降解产物的试样进行测定，与另一个晶格验证的标准方法比较结果，可用强光照射，高温，高湿，酸碱水解或氧化的方法进行加速破坏，以研究降解产物或杂质存在下方法的专属性。含量测定方法应比较不同方法的结果，杂质测定应比对检出的杂质个数，必要时可采用光二极管阵列检测和支配检测，进行纯度检查。色谱法和其他方法，应附代表性图谱，亦说明专属性。图中应标明各组份的位置，色谱法中的分离度应符合要求。列举几种在药学领域中模式识别的应用方法药物定量构效关系的研究应用化学计量学的理论和方法研究QSAR是该领域重要的分支研究方向。研究如何从物质的化学成分和结构定量预测其化学特性。ＱＳＡＲ从其本质上和化学模式识别有着密切的关系，研究样本是化合物分子结构与活性之间的隐含关系。如用SIMCA模式识别代替多元回归分析对肾上腺素受体的苯乙胺激动剂和拮抗剂药物的构效关系研究，预示激动剂分类的正确率为100％，对拮抗剂分类预示正确率为88％；对化学指纹谱的模式识别应用模式识别方法研究色谱化学指纹图谱和药材及中成药的产地、品种、质量等特性的关系。通过对植物挥发油的红外光谱的强峰峰位编码后进行系统的模式识别，能成功识别醛、酮、酯、羧酸、醇等化合物类别，并预测未知化合物的类别。在实验方法优化中的应用应用模糊聚类方法根据5种分子作用力数据对80余种有机溶剂进行分类，并用于建立和筛选薄层色谱展开剂系统，用于定性分析139种生物碱，使得工作效率大为提高。临床分析中，模式识别应用于对肝功能生化数据和血清胆酸测定数据的模式识别；对特发细菌性腹膜炎的早期检测等如何应用系统聚类分析法对数据集进行聚类分析？基本思想：先把n个样本各自看成一类，选择距离最小的两类合并成一个新类并计算该类和其它类的距离，再将距离最近的两类合并，这样每次减少一类，直至所有样本都成为一类。算法：设初始模式样品共n个，每个样本看成一类，计算各类之间的距离，可得维的距离矩阵，从距离矩阵找出距离最小的元素（如i,j）合并成类计算合并后的新类别之间的距离矩阵转向第二步，直至所有样品都聚为一类定义两类的距离方法：平均距离法P、Q两类相距最近，合并为K类，则K类和其它相关类H的距离DHP：最短距离法H，K为两类，，K类是P和Q类两类合并而成的，说明应用模式识别技术时对数据进行预处理的基本方法。、遗漏数据：不宜用零替代，而用行或列的平均来替代，或者使用随机数来替代。消除数据量纲不同或分布范围过大造成的常数偏移量，可以对坐标原点做变换：中心化处理：对数变换：范围调整：正规标准化处理：另一方法是将原始数据变换坐标系，用于各种模式识别方法。根据原始数据矩阵得到一个可以反映原始数据中各数据点之间关系的数据矩阵；即方差－协方差矩阵或相关矩阵在主成分分析中如何确定主成分的数目？最常用的方法是计算方差百分数。将计算得到的主成分按特征值由大到小的顺序排列，也就是按照它们的方差贡献排列。根据个特征值与所有个特征值加和的比值可计算累计方差百分率。通常指定一个被解释的累计方差百分数，如90％，然后据此确定主成分数。大多数情况下前几个特征值就能满足≥90%的指标。特征值1分析法：λ>1视为主成分(2个主成分)2005版药典附录明确规定计算分光光度法一般不宜用做含量测定，对此你有