36

Раздел 3

ЭЛЕМЕНТЫ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ

1. Основные понятия

МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ

1. Генеральная и выборочная совокупность. Вариационный ряд

Установление закономерностей, которым подчинены массовые случайные явления, основано на изучении статистических данных – результатах наблюдений. Изучение тех или иных явлений методами математической статистики служит средством решения многих вопросов, выдвигаемых наукой и практикой (правильная организация технологического процесса, наиболее целесообразное планирование и др.).

Задача математической статистики состоит в создании методов сбора и обработки статистических данных для получения научных и практических выводов.

Пусть требуется изучить совокупность однородных объектов относительно некоторого качественногоиликоличественного признака, характеризующего эти объекты. Например, если имеется партия деталей, то качественным признаком может служить стандартность детали, а количественным – контролируемый размер детали.

Иногда проводят сплошное обследование, т.е. обследуют каждый из объектов совокупности относительно признака, которым интересуются. Но если совокупность содержит очень большое число объектов, то провести сплошное обследование физически невозможно. В таких случаях случайно отбирают из всей совокупности ограниченное число объектов и подвергают их изучению.

Определение 1.1. Выборочной совокупностью, или простовыборкой, называют совокупность случайно отобранных объектов.Генеральной совокупностьюназывают совокупность объектов, из которых производится выборка.

Определение 1.2. Объемомсовокупности (выборочной или генеральной) называют число объектов этой совокупности.

Например, если из 1000 деталей отобрано для обследования 100 деталей, то объем генеральной совокупности N=1000, а объем выборкиn=100.

При составлении выборки можно поступить двояко: после того, как объект отобран и над ним произведено наблюдение, он может быть возвращен, либо не возвращен, в генеральную совокупность. В соответствии со сказанным, выборки подразделяют на повторные и бесповторные.

Повторнойназывают выборку, при которой отобранный объект (перед отбором следующего) возвращается в генеральную совокупность.

Бесповторнойназывают выборку, при которой отобранный объект в генеральную совокупность не возвращается.

На практике обычно пользуются бесповторным случайным отбором.

Для того чтобы по данным выборки можно было достаточно уверенно судить об интересующем нас признаке генеральной совокупности, необходимо, чтобы объекты выборки правильно его представляли. Это требование коротко формулируют так: выборка должна быть репрезентативной (представительной). Выборка будет репрезентативной, если ее осуществить случайно: каждый объект выборки отобран случайно из генеральной совокупности, если все объекты имеют одинаковую вероятность попасть в выборку.

Если объем генеральной совокупности достаточно велик, а выборка составляет лишь незначительную часть этой совокупности, то различие между повторной и бесповторной выборками стирается; в предельном случае, когда рассматривается бесконечная генеральная совокупность, а выборка имеет конечный объем, это различие исчезает.

Пусть некоторый признак генеральной совокупности описывается случайной величиной X. И пусть из генеральной совокупности извлечена выборка, причемнаблюдалосьраз,раз, …,раз и– объем выборки. Наблюдаемые значенияназываютвариантами, и они представляют собой значения случайной величиныX. Последовательность вариант записывается в возрастающем порядке. Число наблюдений называютчастотами, а их отношения к объему выборки–относительными частотами, где.

Определение 1.3. Статистическим распределением выборкиназывают перечень вариант и соответствующих им частот или относительных частот.

Определение 1.4. Ряд вариант, расположенных в порядке возрастания их значений, с соответствующими частотами называютвариационным рядом.

Вариационные ряды бывают дискретными и интервальными.

Определение 1.5. Вариационный ряд называетсядискретным, если он представляет собой выборку значений дискретной случайной величины, который записывается в виде таблицы:

Определение 1.6. Ряд называетсянепрерывным (интервальным), если он представляет выборку непрерывной случайной величины.

Для построения интервального вариационного ряда разбивают множество значений вариант на полуинтервалы , т.е. производят ихгруппировку. Рекомендуется количество интерваловkвыбирать по формуле Стерджерса

.

Длина интервала равна

.

Подсчитываем число вариант, попавших в полуинтервал , получим значения частот. В итоге интервальный ряд модно представить таблицей:

Если варианты находятся на границе интервала, то ее присоединяют к правому интервалу.