Дисперсия случайной величины. Среднее квадратичное отклонение

Для общего представления о распределении случайной величины важно знание не только ее математического ожидания, но и разброса возможных ее значений. Типичный пример представляет собой распределение случайных ошибок измерения.

В теории вероятностей для измерения разброса значений случайной величины около среднего значения используют понятие дисперсии.

Определение. Дисперсией случайной величины называется математическое ожидание квадрата отклонения случайной величины от ее математического ожидания:

(6.8)

Из определения ясно, что дисперсия является неотрицательной величиной и обращается в нуль, если случайная величина постоянна, т. е

и если

Дисперсии можно придать другую, более удобную форму. Для этого преобразуем формулу (6. 6) следующим образом:

Итак,

(6.9)

Из формулы (6.9) следует, что математическое ожидание квадрата случайной величины не меньше квадрата ее математического ожидания:

Определение. Величина называется средним квадратичным отклонением случайной величины , или стандартом.

Пример. Плотность распределения вероятностей случайной величины задается выражением

Найти математическое ожидание случайной величины , ее дисперсию и среднее квадратичное отклонение .

Решение. В данной задаче – непрерывная случайная величина. Ее числовые характеристики определяются по формулам:

Вычисляем

как интеграл от нечетной функции по симметричному промежутку.

Тогда

Дисперсию можно было вычислить по формуле

Так как в данном случае , то и

Литература

1. Королев В.Т., Ловцов Д.А., Радионов В.В. Учебно-методический комплекс. Информационные технологии в юридической деятельности – М.: РАП, 2013.

2. Королев В.Т., Ловцов Д.А., Радионов В.В. Информационные технологии в юридической деятельности / Под ред. Д.А. Ловцова. – М.: РАП, 2011.

3. Королев В. Т. Информационные технологии в юридической деятельности. Учебно-методические материалы для практических занятий. - М.: РАП, 2012. (имеется в классе персональных компьютеров и на сайте академии).

4. Королев В.Т., Ловцов Д.А., Радионов В.В. Информационные технологии в юридической деятельности / Под ред. Д.А. Ловцова. – М.: РАП, 2011.

5. А.В. Могилев, Н.И. Пак, Е.К. Хеннер. Информатика. / Под ред. А.В. Могилева. М., Издательский центр «Академия». Изд. 1, 2006 г., 327 с..

6. Теория вероятностей и элементы математической статистики : учебное пособие / В. М. Радыгин. – 2-е изд. – Орел : Академия ФСО России, 2009. – 154 с.

Тема 7. Обработка числовой информации средствами информаци­онных технологий.

В рамках этой темы рассматриваются следующие вопросы:

Общая характеристика Excel. Разработка простейшей таблицы. Простейшие формулы в Excel. Работа с мастером функций. Диаграммы в Excel.Технология разработки комплексных документов. Базы данных в Excel.

 Структура электронной таблицы

Во всех современных табличных процессорах используется общая идеология представления данных и выполнения расчетов. В ее основе лежит понятие таблицы — заранее поделенного на строки и столбцы пространства. На пересечении каждой строки и столбца образуются ячейки — графы таблицы, в которые могут быть записаны данные или выполняемые над ними преобразования.

Каждый столбец и каждая строка имеют название или номер. В традиционных решениях строки получали номера, а столбцы — буквенные обозначения. В современных электронных таблицах столбцы также нумеруются. Это связано с тем, что возможное количество столбцов в современных реализациях электронных таблиц велико.

Один файл, с которым работает система обработки электронных таблиц, может включать в себя несколько отдельных таблиц. Каждая таблица в рамках файла называется листом, а их набор — книгой или блокнотом. Каждый лист имеет имя, которое может задаваться пользователем, исходя из содержимого листа.

Каждая ячейка на листе имеет координаты, задающие ее положение в таблице; они указываются как названия (номера) строки и столбца, на пересечении которых находится ячейка. В некоторых процессорах способ записи координат может меняться в зависимости от настроек. Традиционно столбцы обозначаются буквами (A, B, C и т.д.; после 26-го столбца начинаются двухбуквенные сочетания AA, AB), а строки — числами. Ячейка B2, таким образом, оказывается в столбце B, в строке № 2. В новых версиях Microsoft Excel ячейка может быть обозначена номером строки и столбца (R2C2) — это позволяет работать с таблицами, в которых больше 255 столбцов.

Информация в ячейках электронной таблицы

В каждой ячейке могут находиться либо данные (введенные пользователем), либо формулы — выражения, задающие те или иные преобразования данных. Тип данных в ячейке и способ их отображения (т.е. форматирование результатов) определяются автоматически, на основе анализа введенных данных, но могут быть и переопределены пользователем.

Для получения данных из других ячеек на них можно сослаться (поставить ссылку) при записи формул, указав координаты ячейки. Координаты могут быть записаны двумя способами: как относительные (координаты, которые зависят от положения формулы и при ее переносе или копировании изменятся на вектор смещения) и как абсолютные (не зависящие от положения формулы). По умолчанию ссылки вводятся как относительные (A1 или R[1]C[1]), при необходимости сделать абсолютную ссылку используют дополнительное обозначение ($A$1 или R1C1). Ссылка может включать в себя и название листа, на котором расположена таблица. Например, в табличном процессоре Microsoft Excel: Объекты!B99 — ячейка B99 на листе Объекты.

Применение относительных ссылок позволяет тиражировать формулы (при копировании формулы относительные координаты автоматически изменяются), копировать блоки созданной структуры и таким способом быстро создавать большие таблицы.

В обычном режиме работы, при наличии формулы в ячейке отображается результат ее вычисления. Этот результат автоматически пересчитывается при изменении исходных данных, т.е. при изменении значений связанных ячеек.

В современных системах (Microsoft Excel, OpenOffice.Org Calc, QuattroPro) пространство таблицы заранее размечено на ячейки, пользователь вводит в ячейки данные и формулы выполнения вычислений. Операции вставки столбца и строки не изменяют фактически доступное пространство.

Содержимое ячеек может быть оформлено с помощью стандартных средств оформления текстов: изменения рисунка шрифта, его размеров, начертания и выравнивания относительно ячейки, направления написания. Помимо этого, пользователю доступны средства оформления самой таблицы: объединения ячеек, различные способы прорисовки границ между ячейками при печати.

Применение электронных таблиц позволяет пользователям, не имеющим специальной подготовки в области программирования, определять процедуру расчета, выполнять различные преобразования данных и представлять результаты в текстовой, числовой и графической форме. Этот тип приложений — один из наиболее востребованных в повседневной практике.

Ввод, редактирование и удаление данных

Ввод данных осуществляется при первоначальном заполнении таблицы исходными данными. В ячейки рабочего листа можно ввести данные следующих типов: текст, дату, время, числовые значения и формулы. Текстовые значения представляют собой последовательность буквенно-цифровых обозначений. Текст чаще всего используется для описания полей рабочего листа. Числовые значения являются данными, предназначенными для использования в вычислениях. Формулы в Excel служат инструкциями, что и как следует вычислять.

Данные можно вводить как в строке формул, расположенной в верхней части окна, так и непосредственно в ячейку таблицы. В последнем случае необходимо выбрать в меню “Сервис” команду “Параметры” и в появившемся диалоговом окне на вкладке “Правка” установить флажок опции “Правка прямо в ячейке”. Теперь достаточно дважды щелкнуть в нужной ячейке – и можно начинать набирать данные. Когда Вы вводите данные в ячейку, они появляются в строке формул. Кроме того, в строке формул становятся доступными кнопки “Ввод”, “Отмена” (вместо них можно использовать также клавиши <Enter> и <Esc> соответственно) и “Мастер формул”. Слева от кнопки “Отмена” располагается список “Имена”, показывающий имя или координаты ячейки, активной в настоящий момент. В одну ячейку можно ввести до 255 символов.

Редактирование данных осуществляют, если возникает необходимость изменить содержимое ячеек. Изменить (отредактировать) содержимое ячейки можно с помощью строки формул или же редактируя непосредственно в ячейке.

Чтобы удалить содержимое ячейки, достаточно просто выделить ее и нажать клавишу <Delete>. Можно также воспользоваться командами «Очистить» и «Удалить» из меню “Правка”. Команда “Удалить” уничтожит ячейку полностью и переместит на ее место соседнюю. С помощью этой команды можно удалять также строки и столбцы. Если Вы хотите удалить только часть информации из ячейки: форматирование, примечания, формулу или значение, используйте команду «Очистить».

Для перемещения по таблице используются как обычные клавиши (или комбинации клавиш) управления курсором, так и команда «Перейти» из меню «Правка». При этом в текстовом поле «Ссылка» диалогового окна этой команды следует ввести координаты нужной ячейки. С помощью этой же команды можно перейти и на другой лист, указав адрес какой-либо ячейки этого листа: например, указание ссылки Лист16!А1 позволит перейти в ячейку с адресом А1, расположенную на листе 16.

Копирование и перемещение данных

Такие операции, как копирование, перемещение или форматирование, можно выполнять над одной или несколькими ячейками. Для выполнения этих операций ячейки или группы ячеек необходимо выделить. Чтобы выделить ячейку, нужно поместить в эту ячейку курсор. Чтобы выделить строку, нужно поместить курсор в столбец с номерами строк и щелкнуть левой клавишей мыши на соответствующем номере. Чтобы выделить столбец, нужно поместить курсор в строку с именами столбцов и щелкнуть левой клавишей мыши на соответствующем имени.

Выделить прямоугольную область, или блок ячеек, можно несколькими способами. Если нужно выделить относительно небольшой блок, можно просто поместить курсор в левую верхнюю ячейку выделяемого диапазона, а затем, нажав и удерживая левую клавишу мыши, переместить курсор в правый нижний угол блока. Если выделяемый блок достаточно велик, лучше наряду с мышью использовать клавишу <Shift>: сначала нужно щелкнуть клавишей мыши на первой ячейке блока, а затем, нажав и удерживая клавишу <Shift>, щелкнуть клавишей мыши на последней ячейке блока. Подобным образом можно выделить большой блок ячеек с помощью команды “Перейти”: выбрав первую (левую верхнюю) из выделяемых ячеек, следует нажатием клавиши <F5> открыть диалоговое окно “Переход”. В качестве ссылки следует ввести координаты последней ячейки диапазона, и при нажатой клавише <Shift> щелкнуть на кнопке “ОК”. Чтобы выделить всю таблицу, достаточно щелкнуть клавишей мыши в прямоугольнике в верхнем левом углу таблицы. Excel поддерживает и множественное выделение: можно выделить несколько несмежных прямоугольных областей. Первый блок выделяется обычным образом, а при выделении второго и последующих блоков нужно удерживать нажатой клавишу <Ctrl>.Аналогичным образом, используя клавиши <Shift> и <Ctrl>, можно выделить и несколько листов таблиц, щелкая клавишей мыши на соответствующих ярлычках. Снять выделение можно нажатием клавиши <Esc>.

Перемещать и копировать информацию можно как в пределах одной рабочей книги, так и из одной рабочей книги в другую. Для этого, выделив данные, следует воспользоваться сначала командами “Копировать” (при копировании информации) и “Вырезать” (при перемещении информации) из меню “Правка”, либо кнопками “Копировать в буфер” и “Удалить в буфер” соответственно на стандартной панели инструментов. Затем следует использовать команду “Правка”  “Вставить” или аналогичную ей по действию кнопку стандартной панели инструментов “Вставить из буфера”. Выделенные ячейки можно скопировать или переместить также с помощью мыши. Для этого следует подвести курсор к границе выделенного и, нажав и удерживая клавишу мыши, переместить курсор в нужное место. При этом, если требуется скопировать информацию, должна быть нажата клавиша <Ctrl>. Перед тем как переместить информацию, необходимо убедиться, что область, в которую выполняется перемещение, не меньше области, из которой перемещаются данные, – иначе часть информации будет потеряна (заменена при перемещении). Если требуется скопировать или переместить целый лист рабочей книги, удобно воспользоваться командой “Переместить/скопировать” из всплывающего меню. Это меню вызывается нажатием правой клавиши мыши на ярлычке таблицы.

Команда “Правка”  “Специальная вставка” позволяет скопировать только часть информации, содержащейся в выделенных ячейках: например, только формулы или только значения.

Иногда необходимо заполнить некоторый диапазон ячеек данными из какой-нибудь одной ячейки, т.е. скопировать данные в соседние ячейки. Это легко сделать с помощью команды «Заполнить» из меню «Правка», предварительно выделив ячейку с данными, которые следует копировать, и ячейки, в которые эти данные нужно поместить.

Форматирование данных

При вводе Excel самостоятельно определяет характер данных (дата, время, денежное значение и т.п.) и автоматически форматирует их. Часто проще вводить данные в общем формате, который используется Excel по умолчанию, и лишь затем изменить формат. Изменить формат можно, выбрав команду “Ячейки” из меню “Формат” или же команду “Формат ячеек” из контекстного меню.

При вводе текстовых значений можно задавать любую последовательность букв, цифр и специальных символов. По умолчанию текст выравнивается по левому краю. Выравнивание и ориентацию текста можно изменить с помощью опций вкладки “Выравнивание” диалогового окна “Формат ячеек”. Если в ячейку вводится большой текстовый фрагмент, то с помощью опции “Перенос по словам” его можно разместить на нескольких строках. Полученный абзац можно выровнять по обоим краям включением соответствующей опции. Созданные заголовки можно центрировать по всем или нескольким выделенным столбцам, используя опцию “Центрировать по выделению” или соответствующую кнопку на панели “Форматирование”.

Все числа в ячейках по умолчанию представляются в общем формате и могут отображаться как целые (например, 23 или 159860), вещественные с десятичной запятой (например, 31,42 или 3,14159), в экспоненциальной форме (например, 8,91Е-7 или 22,111Е+6), как дроби (например, 4 1/3). Эти и другие возможные форматы чисел представлены в диалоговом окне «Формат ячейки». Открыть это диалоговое окно можно, выбрав команду “Ячейки” из меню “Формат” или же команду “Формат ячеек” из контекстного меню. Максимальное количество цифр числа в общем формате – 11. Если после числа набрать знак процента %, Excel будет форматировать число как процентное соотношение. Если же после цифр напечатать букву «р.» (рубль), число будет отформатировано как денежное значение. Формат введенных чисел легко изменить с помощью соответствующих кнопок на панели “Форматирование” или во вкладке “Число” диалогового окна “Формат ячеек”.

Помимо существующих в Excel форматов, Вы можете определять и свои собственные. Для этого следует выбрать из списка “Числовые форматы” (на вкладке “Число” в диалоговом окне “Формат ячеек”) пункт “Все форматы”. Затем в списке “Тип” выберите формат, который более других соответствует Вашим запросам, и откорректируйте его соответствующим образом. Чтобы сохранить новый числовой формат, нажмите “OK”.

Формулы в Excel

В ячейках рабочей таблицы могут содержаться не только значения, но и формулы, т.е. инструкции, указывающие, что и как следует вычислять. Формулы используются для расчетов с использованием значений из других ячеек рабочей таблицы. Например, если в некоторую ячейку поместить формулу =A1+А2, то ее можно интерпретировать как указание Excel сложить числовые значения, хранящиеся в ячейках А1 и А2, после чего отобразить результат вычислений в ячейке вместо данной формулы.

Все формулы в Excel начинаются со знака равенства « = ». Далее должно быть записано некоторое выражение, использующее числа, знаки операций, адреса ячеек и другие формулы. Чтобы упростить создание формул, в Excel допускается использовать заранее подготовленные формулы, называемые функциями. В Excel определено более 200 различных функций – математических, статистических, финансовых, для работы с базами данных и ряд других. Щелчком на кнопке «Мастер функций» на панели инструментов «Стандартная» вызывается диалоговое окно, в котором все они перечислены.

Адреса ячеек, используемые в формулах, могут быть относительными и абсолютными. Различие проявляется при копировании ячейки с формулой в другое место рабочей таблицы. Пусть, например, в ячейке А3 содержится формула =А1+А2. Если скопировать эту ячейку в С4, формула примет вид =С2+С3. Excel автоматически редактирует исходную формулу, считая указанные координаты ячеек относительными. Обычно это весьма удобно, но если надо сделать какую-либо координату ячейки абсолютной (не изменяющейся при копировании или перемещении), следует поставить перед этой координатой знак доллара $.

В формулах допускается использование знаков математических операций, логических операций и операции конкатенации, объединяющей текстовые строки. Приведем обозначения этих операций в порядке убывания их приоритета:

– (унарный минус или отрицание);

% (вычисление процента);

^ (возведение в степень);

* , / (умножение и деление);

+, – (сложение и вычитание);

& (оператор конкатенации);

< , <= , > , >= , = , <> (операции сравнения: «меньше», «меньше или равно», «больше», «больше или равно», «равно» и «не равно» соответственно). Когда требуется изменить порядок приоритетов, следует использовать круглые скобки.

Если в формуле нужно использовать сразу несколько ячеек, то нет необходимости перечислять их все: можно указать лишь диапазон изменения адресов ячеек. Вполне корректной будет следующая запись: <координаты первой ячейки диапазона> : <координаты последней ячейки диапазона>. Например, запись В2:В6 будет аналогична перечислению совокупности ячеек B2, B3, B4, B5,B6. Вводить в формулу координаты как отдельных ячеек, так и диапазонов ячеек можно с помощью мыши, просто щелкая клавишей мыши на соответствующей ячейке.

По умолчанию Excel показывает непосредственно в ячейке результат вычислений по формуле, а саму формулу – в строке формул. Существует возможность выводить и редактировать формулы непосредственно в ячейках. Для этого следует выполнить команду «Параметры» из меню «Сервис» и в появившемся диалоговом окне выбрать вкладку «Вид». Теперь в разделе «Параметры окна» нужно установить флажок опции «Формулы». Excel автоматически расширит ячейки, чтобы формулы помещались в них.

Каждый раз, когда в ячейки, адреса которых используются в формулах, вносятся изменения, Excel автоматически пересчитывает все значения. Когда таблица достаточно велика, заметно снижается производительность. Поэтому, например, во время отладки автоматический пересчет Excel можно отключить, выполнив команду «Параметры» меню «Сервис», выбрав вкладку «Вычисления» и опцию «Вручную». Теперь пересчет будет производиться при нажатии клавиши <F9>.

Деловая графика в электронных таблицах

Существенной возможностью для всех табличных процессоров является наличие средств графического представления данных. Средства графического представления данных позволяют наглядно отобразить большие массивы числовой информации и с помощью этого значительно упростить их восприятие; позволяют решать задачи поиска и иллюстрирования зависимостей, сравнения данных, поиска закономерностей.

Поскольку в электронных таблицах графические средства выполняют деловые функции, их набор получил название средств деловой графики.

Общий подход к построению диаграмм в электронных таблицах состоит в демонстрации на графике нескольких сопоставляемых наборов данных, организованных в ряды. Набор соответствующих друг другу значений из разных рядов называется категорией.

При построении диаграмм в электронных таблицах данные могут сопровождаться подписями — маркерами на осях, которые записываются в отдельном диапазоне. Каждая подпись должна соответствовать категории.

Диаграмма строится в некоторой системе координат. По одной из осей отсчитываются категории, по второй — значения. Диапазон значений определяется автоматически на основе имеющихся данных.

В зависимости от типа диаграммы данные отображаются на ней разным способом. Можно отметить несколько стандартных типов:

1. Гистограмма (столбчатая диаграмма). В этом типе диаграмм данные отображаются в виде вертикальных или горизонтальных столбцов. Высота (или длина) каждого столбца соответствует отображаемому значению. Если отображается несколько согласованных рядов, то столбцы либо строятся рядом, либо один над другим — это позволяет оценить соотношение величин.

2. Круговая диаграмма. В этом типе диаграмм величины отражаются секторами круга. Чем больше величина, тем большую долю круга занимает ее отображение. Объемный вариант такой диаграммы предусматривает “нарезку” некоторого диска.

3. График. В этих диаграммах значения величин отображаются высотой точки графика. Точки соединяются линиями.

4. Поверхность. Диаграмма, в которой ряды становятся линиями для некоторой поверхности в объеме.

5. Лепестковая диаграмма. Каждый ряд отображается как линия, соединяющая точки на радиусах.

Большинство диаграмм может быть построено как в виде плоской фигуры, так и в виде объемной фигуры. Объемные диаграммы часто являются псевдо-трехмерными, то есть объем используется не для показа большего количества данных, а только для изменения внешнего вида диаграммы. Например, столбчатая диаграмма может быть построена и с помощью трехмерных объектов — параллелепипедов, цилиндров, конусов.

Диаграммы в электронных таблицах сохраняют свою зависимость от данных, на основе которых они построены. При изменении данных или подписей диаграмма изменяется автоматически.

Наиболее развитые системы отражают и обратную зависимость: они позволяют изменением положения маркеров на диаграмме менять исходные данные. Такое средство позволяет подобрать оптимальное решение.

После построения диаграмма может быть оформлена или переделана — может быть изменен ее тип, заданы названия осей, способ отображения легенды, цвета, подписи и другие параметры

Базы данных в Excel

Под базой данных понимают совокупность данных об объектах рассматриваемой предметной области, их свойствах и взаимосвязях. Например, базой данных можно считать библиотечные каталоги или же папки со сведениями о сотрудниках, лежащие в отделе кадров любого учреждения. Excel располагает развитыми средствами для работы с простыми базами данных – типа плоских таблиц (примером такой базы данных может служить телефонный справочник). Эти средства могут оказаться весьма полезными при работе с большими массивами структурированной информации. В соответствии с терминологией баз данных столбцы таблицы будем называть полями, а строки – записями. Названия полей должны быть уникальными. Строка с названиями полей должна предшествовать данным, причем оставлять пустую строку между названиями и данными недопустимо. Следует избегать размещения других данных или формул на листе с базой данных – чтобы не уничтожить их при вводе или сортировке данных.

Вводить данные можно и непосредственно в таблицу Excel, однако удобнее воспользоваться командой «Форма» из меню «Данные». В появившемся диалоговом окне, или форме, с помощью соответствующих кнопок можно внести новую запись, отредактировать или удалить уже существующую.

В форме есть также кнопка «Критерии», которая позволяет найти записи, удовлетворяющие простым условиям. После щелчка на кнопке «Критерии» все поля формы станут пустыми, а на месте кнопки «Критерии» появится кнопка «Правка». После ввода условий в те поля, по которым будет проводиться поиск, следует ее нажать. Для перехода между выбранными записями используются кнопки «Назад» и «Далее». В условиях можно использовать операторы сравнения (<, <=, >, >=, =, <>), а также символы подстановки ? и *, где ? обозначает любой символ, а * – последовательность любых символов.

Если поиск или ввод нужно выполнить по строкам (не по столбцам) таблицы, ее следует транспонировать, т.е. поменять местами столбцы и строки. Для этого нужно скопировать таблицу, а затем воспользоваться командой «Специальная вставка» из меню «Правка», включив соответствующую опцию.

Для ускорения поиска информации существующую базу данных можно преобразовать, расположив данные в нужном Вам порядке (например, в алфавитном порядке, в порядке возрастания или убывания числовых значений и т.д.). Для этого нужно поместить курсор в любую ячейку базы данных и воспользоваться командой «Сортировка» из меню «Данные». Можно отсортировать лишь часть записей – тогда их следует выделить. Чтобы строка, в которой содержатся названия полей, не участвовала в сортировке, следует активизировать опцию «Идентифицировать поля по подписям».

Часто требуется представлять данные, содержащиеся в таблице, различными способами. Для этого служат команды меню «Данные»  «Итоги» и «Данные»  «Сводная таблица». Выполнение команды «Итоги» приводит к созданию таблицы специальной структуры, подобной вложенному списку, отдельные элементы которой могут быть ради удобства скрыты или вновь показаны. Чтобы изменить представление данных на экране, требуется изменить исходную таблицу. Сводные таблицы являются динамическими, т.е. содержимое сводной таблицы и ее вид на экране могут быть изменены без внесения каких-либо изменений в исходную таблицу.

Статистическая обработка данных с помощью Excel

Многие задачи статистического анализа можно решить, не прибегая непосредственно к законам распределения случайных величин, а используя лишь их статистические характеристики. Под случайной величиной понимают такую величину, значения которой изменяются случайным образом от одного испытания к другому, причем каждое из этих значений реализуется с той или иной вероятностью. Например, ежедневное количество покупателей в магазине изменяется случайно изо дня в день, принимая любые натуральные значения в некотором интервале. Наиболее часто при описании случайных величин используют такие статистические характеристики, как среднее значение, дисперсия, среднеквадратичное отклонение, мода, медиана и скос. Среднее значение случайной величины X вычисляют по формуле

,

где x1, x2, ... , xn – значения случайной величины X , n – число измерений. Оно широко используется в грубоориентировочных расчетах случайной величины, когда значение случайной величины заменяют ее средним.

Важно также знать, как сильно значения изучаемой величины отличаются от ее среднего, или, иначе говоря, насколько широк разброс случайной величины. Рассеивание случайной величины вокруг ее среднего характеризует дисперсия D[X]. Чем больше дисперсия, тем «случайнее» случайная величина. Для приближенного значения дисперсии дискретной случайной величины X используют следующую формулу:

.

На практике часто используют и другую характеристику рассеивания – среднеквадратичное отклонение x, вычисляемое по формуле .

Величина x также характеризует размах колебаний случайной величины X около среднего значения, но x, в отличие от D[X], имеет ту же размерность, что и случайная величина X.

Для вычисления этих и многих других статистических характеристик Excel располагает широким набором статистических функций. Их полный список можно получить, выбрав команду “Функция” из меню “Вставка”. Применение этих функций позволяет существенно упростить статистический анализ данных различного типа.

Excel предусматривает также применение 18 статистических инструментов анализа, в том числе такие, как описательная статистика, гистограмма, генерация случайных чисел, корреляция, ковариация и ряд других. Эти инструменты позволяют автоматизировать анализ данных и статистических параметров. Доступ к ним можно получить, выбрав в меню “Сервис” команду “Анализ данных”. Затем в диалоговом окне “Инструменты анализа” следует выбрать нужный инструмент и задать входной и выходной интервалы, а также другие требуемые параметры. Например, инструмент анализа “Описательная Статистика” создает список одномерных статистических характеристик для данных во входном интервале. При помощи этого инструмента можно получить информацию об основной тенденции и изменчивости данных. Инструмент “Описательная Статистика” генерирует, в частности, следующие выходные значения: дисперсию выборки, среднеквадратичное отклонение, медиану, моду и скос. Эти выходные данные вычисляются с помощью тех же алгоритмов, которые используются соответствующими функциями Excel. Подробнее об этих функциях можно прочитать в соответствующих разделах встроенной Справки.

Анализ данных в Excel

Excel располагает средствами для анализа данных – от разрешения простых вопросов типа «что – если» (например, «что будет, если увеличится процентная ставка по кредиту» – как изменятся ежемесячные выплаты и т.п.) до решения сложных задач оптимизации. Эти средства – «Подбор параметра», «Таблица подстановки» и «Поиск решения». Встроенная справочная система содержит их детальное описание и пошаговые инструкции по их применению.

Средство для прогноза на основе подбора параметров используется при наличии зависимости между данными в двух ячейках. Оно предназначено для определения значения, которое следует ввести в одну ячейку, чтобы получить требуемое значение в другой. Последняя, разумеется, должна содержать формулу, использующую адрес ячейки, значение которой подбирается. Подбор параметра можно осуществить не только в таблице, но и на плоской гистограмме или графике. Для этого достаточно переместить маркеры на диаграмме. Это возможно в том случае, если их положение определяется не фиксированными значениями, а формулами, использующими значения других ячеек.

В отличие от средства подбора параметров, таблицы подстановки предоставляют сразу несколько вариантов решения задачи “что – если”. Однако их работа основана на другом принципе: с помощью таблиц подстановки можно рассмотреть результаты подстановки в формулы различных наборов исходных данных. Excel позволяет строить таблицы подстановки с одним или двумя входами (т.е. дает возможность исследовать зависимость результата от одной или от двух переменных), формируя ряд или таблицу результатов соответственно.

Существуют задачи, в которых требуется найти значение, которое сложным образом зависит от нескольких других величин. Например, некая фирма производит и продает какие-то товары и стремится получить максимальную прибыль. Ей придется потратить средства на закупку сырья, рекламу, оплату электроэнергии и многое другое. При этом финансовые и производственные возможности фирмы ограничены. Средство поиска решения позволяет найти значение в определенной ячейке на основе содержимого ряда других ячеек, возможно, с учетом ограничений. Именно оно обеспечивает возможность решения задач оптимизации. Однако использование Excel для решения таких задач требует серьезной подготовки в области исследования операций и математического программирования.