Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Гришин В.К. Статистические методы анализа результатов измерений учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
21
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
4.93 Mб
Скачать

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

ІІАУЧНО-ИСЮЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ОТДЕЛЕНИЕ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ФИЗИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА МГУ

В.К.ГРИШИН

СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

(учебное пособие)

Издательство МГУ Москва 1973

— Т О С Г П У Б Ж Ї Ч : .. •.І I " J

Рвцеьаенты:

-доктор фиэ.-мат.яаук, профессор

А.А. Колоиенсшй

-кандидат фва.-мат.наук

И. М. Капитонов

 

 

 

 

- з

-

 

 

 

 

 

 

О Г Л А В Л Е Н И Е

 

 

 

 

 

Предисловие

 

 

 

 

 

 

5

Глава

I . Случайные величины и способы

их описания

 

6

§

I . Случайные

величины

 

 

.

 

б

§ 2.

функции случайных величин. Центральная предель­

 

 

ная теореиа

 

 

 

 

 

23

 

3.

Некоторые

специальные

распределения..

 

31

Глава

П. Эксперимент и статистическая

оценка параметров

 

распределения.

 

 

 

 

 

Зь*

§

4. Эксперимент и достоверность наблюдений

 

39

§

5.

Доверительный

интервал и доверительная

вероят­

 

 

ность

 

 

 

 

 

 

..... 4 0

§

б,

Схема эксперимента, выборочный метод и

задачи

 

 

статистики

 

 

 

 

 

 

44

§ 7. Принцип максимального правдоподобия

 

46

§

8. Оценка параметров физичеокюс распределений

48

§

9,

Достоверность оценки диопероии нормального рас­

 

 

пределения,

 

 

 

 

 

53

§

10. Достоверность

оценки

среднего

генеральной

 

 

 

совокупности

 

 

 

 

 

5?

§

П . Достоверность

оцьгічи

среднего

луаоооновского

 

 

процесса

 

 

,

 

 

 

62

Глава Ш. Статистическая

проверка

г и п о т е з . . . . . .

 

68

§

12.

Критерий

значимооти

 

 

 

 

68

j ІЗ, Альтернативные гипотезы. Мощнооть критерия

,72

§

14,

Проверка

раопределения

 

, , , , ,

 

« , , , 7 8

§

IS ,

Сравнение

дисперсий

,

 

, , . . . , , . . , . . . . . . , 8 5

§

16,

Сравнение

оредних,..,

 

, . , , , , , , . , . . , . . . . , , , , 9 5

§

17.

Сравнение средник при бедной статистике

103

§

18.

Анализ грубых

ошибок

. . . . . . . .

107

Глава

ІУ. Регрессионный

анализ

 

 

I I I

§

19.

Стохастическая

зависимость

 

I I I

§

20.

Регрессионный

анализ. Метод

наименьших

 

 

 

квадратов

 

 

 

 

ИЗ

§ 21. Оценка линии регрессии

 

II8

§ 22. Дисперсия коэффициентов регрессии....

123

§

23.

Достоверность

оценки

кривой

регрессии..

132

§

24.

Влияние погрешностей

в определении аргу­

 

 

 

мента

 

 

 

 

137

§

25.

Дополнительные

замечания

 

141

Глава У. Некоторые вопросы планирования

эксперимента...147

§ 26.

Оптимальное распределение времени наблю­

 

 

дений

 

 

 

 

147

§

27.

Выбор точек

наблюдений.

 

153

§

28.

Последовательное планирование

160

Дополнение.

Определение

интенсивности источника

166

Литературе.

 

 

 

<

 

169

Приложение.

Таблица

*-кивнтилвГ

 

170

Настоящий курс посвящен изложению методов статистическо­

го анализа результатов измерений. Это один из актуальных воп­

росов математической интерпретации эыпиричеоких данных, по­

скольку статистический материал подчас является единственным

объективный

источником информации об исследуемых

процессах.

В курсе

рассцлриваются

основные

методы статистического

анализа и их

применение для

наиболее

характерных

задач, встре­

чающихся в практике эксперимента. При этом основное внимание

уделяется развитию концепции статистического описания резуль­

татов наблюдений. Теоретический материал широко иллюстрирует­

ся численными и графическими примерами и дополнительными за­

дачами.

В целом алтор стремился к разумному сочетанию доступ­

ности изложения и научной строгости. Для более детального оз ­

накомления с отдельными вопросами можно обратиться к специаль­

ной литературе, список которой прилагается.

Автор выражает благодарность М.З.Шталь за большую помощь

R работе по подготовке в печать курса лекций.

Г Л А В A I

СЛУЧАЙНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ И СПОСОБЫ ИХ ОПИСАНИЯ

Результаты, получаемые в экспериментах, по своему ха­

рактеру являются случайными. Это обусловлено

либо

статисти­

ческой природой самого исследуемого явления,

либо

различны­

ми случайными

во гдейотвиями, которые неконтролируемо вносят-

оя в процеосе

измерений. Неудивительно, что

доже

в простей­

ших экспериментах причинно-следственная связь между отдель-

иыш компонентами явлений оказывается подчас настолько за ­

вуалированной, что установление ее становится возможным лишь

после кропотливого анализа. Такой анализ проводится о по-

моцью методов математической статистики, изучающей законо­

мерности совокупностей олучайньос событий.

Ниже отмечаются основные свойотва случайных явлений и

способы их описания.

§I . Случайные величины

І. І . Случайные события; вероятности случайных событий

Математическая

статистика

оперирует

с множеством со ­

бытий А , 3

,

С »•••• .

наблюдение

которых зависит

от случайных причин. Важнейшей характеристикой случайного события являетоя вероятность р его наблюдения. Послед­

няя может бить определена как средняя частоте появления дан­ ного события при многократной пределе - бесконечной) реализации условий его наблюдения. Достоверные события нме-

ют вероятность,

равную

одинице;

для невозможных событий ве ­

роятность равна нулю. Вероятность произвольного случайного

события

А

еоть

положительное

число,

не

превосходящее

единицы:

 

О *

р(А)

 

*

і .

 

 

 

 

 

Среди различных событий различат совместные я несов­

местные

ообытия,

смотря

по току,

могут

ли они осуществлять­

ся в одном

и той же испытании. Если события

неоовместны, то

вероятность их одновременного наблюдения равна нулю. Типич­

ным примером несовместных событий являются противоположные

события

А

і

А

 

,

где

А

означає»,

например, отсут ­

ствие

события

 

А

 

• Вместе о тем,совокупность событий

А * А

представляет

 

собой достоверное событие (либо "да",

либо "нет"), вероятность которого равна едивице:

р(А)+р(А)»4.

Отсюде

 

р(А~)*

і -

р(А).

 

 

 

 

 

Для совместных

 

событий

А 4 , А 4 , . . .

вероятность

их однов­

ременного

наблюдения

не больше,

чей вероятность наблюдения

каждого

из

событий

в отдельности, т . е . p M / A j - - - )

< р(Аи).

Степень последнего неравенства определяется величиной

условно!

вероятности

p M , / A j )

наблюдения одного ИЗ 00-

бытий

 

А ,

при уоловии появления второго

события

А 4 .

С помоцыо отой величины вероятность наблюдения двух случай­

ных событий можно определить

как произведение вероятности

одного

события

и условной вероятности наблюдения другого о о ­

бытия

(по отношению к первому):

р(А-Аг)

-

p(AjАл)-р(А^).

Случайные события являются независимыми, если появление одного из них не оказывается на вероятности наблюдения дру­ гих. Условные вероятности независимых событий совпадают с ве-

роятностямн наблюдения кандого из событий. Поэтому вероят­ ность осуществления независимых событий равна произведению

вероятностей событий: р(А4

Ак)~ p(At)-р(Аг)-...-p(AJ,

Вчастности, р(А•...- А) = р"(А).

1.2.Случайная величина; распределение случайной

величины

В дальнейшем мы ограничимся рассмотрением множества со­ бытий, состоящих в появлении того или иного числа. Такое множество удобно описывать с помощью понятия случайной вели­ чины.

Случайной величиной у или стохастической переменной

называется ~эличииа, наблюдаемое значение которой зависит от случайных причин. Полный набор всех возможных значений, ко­ торые принимает случпйная величина у , называется гене­

ральной совокупностью. Генеральная совокупность может пред­ ставлять собой либо непрерывный континуум, либо набор диск­ ретных значений.

Стучайная величина характеризуется полностью, если ука­

заны вероятности, с которыми она может принимать те или иные

значения

из генеральной совокупности. Эти вероятности описы-

вяются о

помощью функции распределения. Функция распределе­

ния олучайной величины

у

определяется как вероятность

того, что наблюдаемое значение

у

меньше числа у'

, т . е .

 

F(y')

* Р(у<у').

 

( 1 - і )

Функцию распределения ножно определить для любой олу­ чайной величины, независимо гт характера ее генеральной со­ вокупности (дискретной или непрерывной, конечной или беско­ нечной).

 

 

 

 

- У

-

 

 

|j

сьответствии с

определением

 

 

 

 

О

«

Fly')

* 1 ,

 

( 1 . 2 )

причеп

F(y

— « - - o o ) - » 0 t

a f-(y'—»oo)-»/.

Здесь под сим­

волами

± oo

понимаются

максимальное

и минимальное значения,

допускчеше

генеральной совокупностью.

 

 

Для непрерывных

случайных

величин

функция распределряия-

гладкая функция, для дискретных величин функция распределения ш„еет характерный ступенчатообразный вид (рис.и 16).

Л

Рис.1а. Функция распределения непрерывной случайной величины.

У-1 у-, о %

Рис.16. Функция распределения диокретноА случайно! величины.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ