Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МТАС_МЕТ_ВКАЗ 2013.DOC
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
5.04 Mб
Скачать

Статистична перевірка гіпотез з використанням критерію згоди пірсона

У ході =100 вимірювань визначаються діаметри ( =1…100) шариків підшипника, похибка вимірювань яких розподілена за нормальним законом з параметрами і .

Визначити значення статистики для досліджуваного параметра (за Таблицею 9.1 визначається досліджуваний параметр). Використовуючи критерій згоди Пирсона, показати, наскільки розподіл похибок площини головного перетину , осьового моменту інерції або , об’єму , поперечного моменту інерції , осьового моменту опору або шариків підшипника можна вважати нормальним.

Виконання роботи

За допомогою датчика випадкових чисел RANDOM генерується реалізація випадкової величини ( =1…100), розподіленої рівномірно в інтервалі 0,1.

Для нормального розподілу з нульовим математичним очікуванням ( =0,0) і одиничною дисперсією ( =1,0) на основі двох послідовно узятих чисел ( , ), ( , ),…,( , ) (для 100 значень мається 50 пар чисел) одержуємо відповідно два числа ( , ), ( , ),…,( , ) нормально розподіленої випадкової величини

, ,

( =1,3,…,99).

При одержанні реалізації нормальної випадкової величини з ненульовим математичним очікуванням і стандартним відхиленням , відмінним від одиниці, використовується наступне співвідношення

( =1…100).

Значення вибирають з Таблиці 9.2, величина =0,01 .

Для всіх значень ( =1…100) необхідно визначити реалізацію досліджуваного параметра ( =1…100) відповідно до Таблиці 9.1. Дослідження проводиться за наступною схемою:

  1. Визначити вибіркові оцінки математичного очікування і дисперсії досліджуваного параметра

, . (9.4)

  1. Визначити мінімальне - , максимальне - значення, розмах . Для нормального розподілу майже всі значення (99,7%) випадкової величини знаходяться в інтервалі ( ), величину знаходять за формулою (9.4), Але є певні рекомендації щодо побудови гістограми, згідно з якими:

  • для кількості дослідів (6< ≤100) інтервал ( )

  • для кількості дослідів (100< ≤1000) інтервал ( )

  • для кількості дослідів (1000< ≤10000) інтервал ( ).

Як варіант через неоднозначність вибору та можливість в подальшому отримати порожні стовпчики у побудові гістограми можна обрати .

  1. Побудувати гістограму, згрупувавши реалізацію досліджуваного параметра ( =1…100) у ( =1.. ) інтервалах (кількість інтервалів – будь-яке ціле число від 5 до 10, в роботі рекомендовано прийняти =7). Зважаючи на унімодальний характер розподілу параметра , кількість інтервалів має бути непарним числом, але це не є обов'язковим. Ширина інтервалу

.

Тоді границі інтервалів визначаються наступним чином:

1-й інтервал - ( ) або ( ),

2-й інтервал - ( ) або ( ),

…………………………………………………………………………………………………………

-й інтервал - ( ) або ( ),

…………………………………………………………………………………………………………

Для останнього -го інтервалу отримаємо

-й інтервал - ( ) або ( ), або ( ).

  1. Число влучень значень параметра у кожний -й інтервал записується у вигляді масиву чисел , , .., , причому сума =100. Є певні проблеми з віднесенням значення до якогось інтервалу, коли воно збігається з одним з граничних значень ( ), але в даній ситуації можна рекомендувати віднести таке проблемне значення до ближчого до центру інтервала. Головне уникнути подвійного додавання одного значення до сусідніх інтервалів.

  2. Знаючи математичне очікування і дисперсію , досліджуваний параметр підкоряють нормальному розподілові

. (9.5)

  1. Для визначення імовірності знаходження випадкової величини, розподіленої за нормальним законом, на заданому інтервалі скористаємось загальними співвідношеннями

(9.6)

З урахуванням функції

(9.7)

імовірність остаточно записується у вигляді

. (9.8)

Прив’язуючись до введених позначень для границь інтервалів, для -го інтервалу запишемо

(9.9)

.

Функція є непарною функцією, тобто при розрахунках необхідно враховувати, що для від’ємного аргументу . Значення функції тільки для додатного аргументу приведено в Таблиці 9.4.

Імовірність знаходження випадкової величини, розподіленої за нормальним законом), на кожному -му інтервалі записується у виді масиву чисел , , .., , причому сума =1,0. Останнє через наближене визначення за формулою (9.9) доданків , , .., може не виконуватися та бути на рівні 0,98…0,99.

  1. Визначається величина статистики за формулою

. (9.10)

  1. За Таблицею 9.5 знаходимо значення для параметру . Імовірність «збігу» побудованої гістограми і відповідного до неї нормального закону визначається величиною -значення, рівного .

Слід зазначити, що часто при нормальному розподілі похибок прямих вимірів похибки заснованих на них непрямих вимірюваннях можуть бути розподілені за законом, відмінним від нормального. Якщо для діаметрів шариків підшипника похибки вимірювання підкоряються нормальному закону і крива розподілу симетрична щодо середнього значення діаметра, то крива розподілу похибок при обчисленні площі головного перетину, маси, моменту опору, моменту інерції і поперечного моменту інерції (тобто в тих випадках, коли в математичному вираженні величину діаметра беруть у 2-у, 3-у, 4-у ступені) у загальному випадку асиметрична. Це стає особливо помітно зі збільшенням числового інтервалу, у якому знаходяться досліджувані похибки. На рисунках представлені теоретичні криві розподілу (нормальний закон і дійсний закон, що враховує зведення величини діаметра у відповідний ступінь) для різних дисперсій значень. Видно, що в першому випадку (Рис. 9.3) обидві криві практично збігаються, а в другому (Рис. 9.5) відмінність між ними вже істотна. Тому в кожній конкретній задачі, беручи до уваги величину досліджуваних похибок і співвідносячи їх із середнім значенням досліджуваного параметра, питання нормальності розподілу вирішується дослідником.

До протоколу (стор. 62-63) виконання роботи занести такі дані:

  • Кількість вимірювань

  • Величину математичного очікування діаметрів шариків підшипників і відповідну величину середньоквадратичного відхилення

  • Отримані значення діаметрів шариків підшипника

  • Відповідні до цих діаметрів величини досліджуваного параметра

  • Мінімальне та максимальне значення діаметрів шариків підшипника та відповідні до них максимальне та мінімальне значення досліджуваного параметра

  • Послідовно: інтервал значень досліджуваного параметра, кількість значень в цьому інтервалі (емпірична, теоретична за дійсним законом розподілу, теоретична за нормальним законом розподілу)

  • Величини статистики для обох варіантів порівняння гістограми з теоретичним розподілом

  • Величина значення (беремо найближче з Таблиці 9.5) та відповідне до нього -значення, які показують ступінь збігу гістограми та розподілу.

Усі необхідні графіки мають бути побудованими.

На стор. 62-63 приведено варіант заповнення протоколу, а далі на Рис. 9.1 -9.5 показані необхідні графіки (графік на Рис. 9.1. для діаметрів не є обов'язковим). Слід зазначити, рисунки, що свідчать про некоректність приймання нормального розподілу для досліджуваного параметра (у разі =0,1 для випадку досліджень, проведених при поясненні розрахунково-графічного завдання), отримані зі суто прикладною метою - показати існуючі розбіжності між розподілами. Насправді, таких похибок при виробництві шариків підшипників не може бути ні в якому разі.

Рисунок 9.1.

В роботі у якості розмаху прийняли інтервал ( ), чим і пояснюється порожність крайніх інтервалів.

Рисунок 9.2.

Рисунок 9.3.

Пунктирна лінія – дійсний розподіл, суцільна – нормальний закон

Рисунок 9.4.

Рисунок 9.5.

Пунктирна лінія – дійсний розподіл, суцільна – нормальний закон

ПРОТОКОЛ ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНОЇ РОБОТИ

(задача 2)

Кількість вимірювань

100

Математичне очікування діаметрів шариків підшипника (мм)

11.500

Середньоквадратичне (стандартне) відхилення (мм)

0.1150

Діаметри шариків підшипника (мм)

11.553

11.587

11.509

11.446

11.413

11.585

11.541

11.519

11.320

11.374

11.388

11.376

11.543

11.677

11.498

11.421

11.525

11.560

11.535

11.512

11.357

11.440

11.478

11.629

11.460

11.394

11.488

11.437

11.561

11.421

11.505

11.343

11.575

11.533

11.570

11.327

11.499

11.559

11.387

11.414

11.555

11.529

11.378

11.456

11.603

11.560

11.454

11.402

11.719

11.498

11.409

11.580

11.497

11.513

11.533

11.489

11.312

11.743

11.428

11.418

11.663

11.454

11.452

11.321

11.469

11.235

11.553

11.340

11.668

11.406

11.342

11.626

11.358

11.308

11.288

11.719

11.450

11.536

11.633

11.432

11.176

11.505

11.529

11.639

11.495

11.423

11.364

11.345

11.309

11.456

11.429

11.485

11.533

11.553

11.501

11.325

11.685

11.443

11.479

11.523

Величини площин головного перетину (мм2)

104.824

105.447

104.039

102.892

102.298

105.409

104.615

104.209

100.639

101.601

101.859

101.649

104.649

107.090

103.836

102.447

104.313

104.951

104.500

104.082

101.308

102.786

103.472

106.207

103.156

101.954

103.659

102.733

104.967

102.440

103.958

101.060

105.235

104.475

105.144

100.763

103.847

104.944

101.846

102.329

104.857

104.389

101.683

103.071

105.731

104.955

103.036

102.097

107.854

103.834

102.226

105.316

103.810

104.109

104.465

103.669

100.501

108.307

102.571

102.400

106.838

103.046

103.001

100.664

103.306

99.130

104.830

100.997

106.921

102.184

101.039

106.161

101.323

100.426

100.068

107.868

102.970

104.518

106.279

102.640

98.106

103.958

104.392

106.393

103.771

102.486

101.433

101.083

100.451

103.070

102.598

103.591

104.473

104.822

103.895

100.724

107.243

102.845

103.494

104.289

Максимальний і мінімальний діаметри (інтервал значень)

11.0403

11.915

Мінімальна та максимальна площина головного перетину

(інтервал значень)

95.7308

111.5080

Інтервали для побудови гістограми

Частота

(гістограма)

Частота

(дійсний зак.)

Частота

(нормал. зак.)

95.731

-

97.484

0

0.101

0.115

97.484

-

99.237

2

1.408

1.460

99.237

-

100.990

8

8.802

8.782

100.990

-

102.743

26

25.307

25.105

102.743

-

104.496

35

34.193

34.231

104.496

-

106.249

20

22.100

22.289

106.249

-

108.002

8

6.933

6.920

108.002

-

109.755

1

1.068

1.020

109.755

-

111.508

0

0.082

0.071

Σ=100

Σ= 99.994100

Σ= 99.993100

Величина статистики

0.911

Імовірність

0,99

Величина статистики

0.909

Імовірність

0,99

Таблиця 9.1

Номер параметру

Параметр

Математичний вираз для параметра

1

Площина головного перетину

2

Момент інерції

(осьовий)

3

Об’єм

4

Поперечний (полярний) момент інерції

5

Момент опору

(осьовий)

Таблиця 9.2

Номер по порядку

Математичне

очікування

діаметрів (мм)

Номер по порядку

Математичне

очікування

діаметрів (мм)

Номер по порядку

Математичне

очікування

діаметрів (мм)

1

1,30

16

9,12

31

20,60

2

1,59

17

9,52

32

21,40

3

2,00

18

10,32

33

22,23

4

2,38

19

11,11

34

23,02

5

3,17

20

11,50

35

23,81

6

3,50

21

12,30

36

25,40

7

3,97

22

12,70

37

27,00

8

4,176

23

13,49

38

28,58

9

5,00

24

14,30

39

30,16

10

5,16

25

15,08

40

34,92

11

5,56

26

15,88

41

36,51

12

5,95

27

16,67

42

38,10

13

6,35

28

17,46

43

41,28

14

7,14

29

19,05

44

44,45

15

8,73

30

19,84

45

50,80

Таблиця 9.4

x

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0,0

0,00000

0,00399

0,00798

0,01197

0,01595

0,01994

0,02392

0,02790

0,03188

0,03586

0,1

0,03983

0,04380

0,04776

0,05172

0,05567

0,05962

0,06356

0,06749

0,07142

0,07535

0,2

0,07926

0,08317

0,08706

0,09095

0,09483

0,09871

0,10257

0,10642

0,11026

0,11409

0,3

0,11791

0,12172

0,12552

0,12930

0,13307

0,13683

0,14058

0,14431

0,14803

0,15173

0,4

0,15542

0,15910

0,16276

0,16640

0,17003

0,17364

0,17724

0,18082

0,18438

0,18793

0,5

0,19146

0,19497

0,19847

0,20194

0,20540

0,20884

0,21226

0,21566

0,21904

0,22240

0,6

0,22574

0,22907

0,23237

0,23565

0,23891

0,24215

0,24537

0,24857

0,25174

0,25490

0,7

0,25803

0,26114

0,26423

0,26730

0,27035

0,27337

0,27637

0,27935

0,28230

0,28523

0,8

0,28814

0,29102

0,29389

0,29673

0,29954

0,30233

0,30510

0,30784

0,31056

0,31326

0,9

0,31593

0,31858

0,32121

0,32381

0,32638

0,32894

0,33146

0,33397

0,33645

0,33891

1,0

0,34134

0,34374

0,34613

0,34849

0,35082

0,35313

0,35542

0,35768

0,35992

0,36213

1,1

0,36432

0,36649

0,36863

0,37075

0,37285

0,37492

0,37696

0,37899

0,38099

0,38297

1,2

0,38492

0,38685

0,38876

0,39064

0,39250

0,39434

0,39615

0,39795

0,39972

0,40146

1,3

0,40319

0,40489

0,40657

0,40823

0,40986

0,41148

0,41307

0,41464

0,41619

0,41772

1,4

0,41923

0,42072

0,42218

0,42363

0,42505

0,42646

0,42784

0,42920

0,43055

0,43187

1,5

0,43318

0,43446

0,43573

0,43698

0,43821

0,43941

0,44061

0,44178

0,44293

0,44407

1,6

0,44519

0,44629

0,44737

0,44843

0,44948

0,45051

0,45153

0,45252

0,45351

0,45447

1,7

0,45542

0,45635

0,45727

0,45817

0,45906

0,45993

0,46078

0,46162

0,46245

0,46326

1,8

0,46405

0,46484

0,46561

0,46636

0,46710

0,46783

0,46854

0,46924

0,46993

0,47061

1,9

0,47127

0,47192

0,47256

0,47318

0,47380

0,47440

0,47499

0,47557

0,47613

0,47669

2,0

0,47724

0,47777

0,47829

0,47881

0,47931

0,47980

0,48029

0,48076

0,48122

0,48168

2,1

0,48212

0,48256

0,48298

0,48340

0,48381

0,48421

0,48460

0,48498

0,48536

0,48573

2,2

0,48608

0,48643

0,48678

0,48711

0,48744

0,48776

0,48808

0,48838

0,48868

0,48898

2,3

0,48926

0,48954

0,48982

0,49009

0,49035

0,49060

0,49085

0,49110

0,49133

0,49157

2,4

0,49179

0,49201

0,49223

0,49244

0,49265

0,49285

0,49304

0,49323

0,49342

0,49360

2,5

0,49378

0,49395

0,49412

0,49429

0,49445

0,49461

0,49476

0,49491

0,49505

0,49519

2,6

0,49533

0,49546

0,49560

0,49572

0,49585

0,49597

0,49609

0,49620

0,49631

0,49642

2,7

0,49653

0,49663

0,49673

0,49683

0,49692

0,49701

0,49710

0,49719

0,49728

0,49736

2,8

0,49744

0,49752

0,49759

0,49767

0,49774

0,49781

0,49788

0,49794

0,49801

0,49807

2,9

0,49813

0,49819

0,49825

0,49830

0,49835

0,49841

0,49846

0,49851

0,49855

0,49860

3,0

0,49865

0,49869

0,49873

0,49877

0,49881

0,49885

0,49889

0,49893

0,49896

0,49900

3,1

0,49903

0,49906

0,49909

0,49912

0,49915

0,49918

0,49921

0,49923

0,49926

0,49929

3,2

0,49931

0,49933

0,49936

0,49938

0,49940

0,49942

0,49944

0,49946

0,49948

0,49950

3,3

0,49951

0,49953

0,49955

0,49956

0,49958

0,49959

0,49961

0,49962

0,49964

0,49965

3,4

0,49966

0,49967

0,49969

0,49970

0,49971

0,49972

0,49973

0,49974

0,49975

0,49976

3,5

0,49977

0,49977

0,49978

0,49979

0,49980

0,49981

0,49981

0,49982

0,49983

0,49983

3,6

0,49984

0,49985

0,49985

0,49986

0,49986

0,49987

0,49987

0,49988

0,49988

0,49989

3,7

0,49989

0,49990

0,49990

0,49990

0,49991

0,49991

0,49991

0,49992

0,49992

0,49992

3,8

0,49993

0,49993

0,49993

0,49994

0,49994

0,49994

0,49994

0,49995

0,49995

0,49995

3,9

0,49995

0,49995

0,49996

0,49996

0,49996

0,49996

0,49996

0,49996

0,49997

0,49997

Значення функції

Таблиця 9.5

Процентилі розподілу 2

0,005

0,010

0,025

0,05

0,10

0,20

0,30

0,40

1

0,00004

0,00016

0,00098

0,00393

0,0158

0,0642

0,148

0,275

2

0,0100

0,0201

0,0506

0,103

0,211

0,446

0,713

1,02

3

0,0717

0,115

0,216

0,352

0,584

1,00

1,42

1,87

4

0,207

0,297

0,484

0,711

1,06

1,65

2,19

2,75

5

0,412

0,554

0,831

1,15

1,61

2,34

3,00

3,66

6

0,676

0,872

1,24

1,64

2,20

3,07

3,83

4,57

7

0,989

1,24

1,69

2,17

2,83

3,82

4,67

5,49

8

1,34

1,65

2,18

2,73

3,49

4,59

5,53

6,42

9

1,73

2,09

2,70

3,33

4,17

5,38

6,39

7,36

10

2,16

2,56

3,25

3,94

4,87

6,18

7,27

8,30

11

2,60

3,05

3,82

4,57

5,58

6,99

8,15

9,24

12

3,07

3,57

4,40

5,23

6,30

7,81

9,03

10,2

13

3,57

4,11

5,01

5,89

7,04

8,63

9,93

11,1

14

4,07

4,66

5,63

6,57

7,79

9,47

10,8

12,1

15

4,60

5,23

6,26

7,26

8,55

10,3

11,7

13,0

16

5,14

5,81

6,91

7,96

9,31

11,2

12,6

14,0

17

5,70

6,41

7,56

8,67

10,1

12,0

13,5

14,9

18

6,26

7,01

8,23

9,39

10,9

12,9

14,4

15,9

19

6,84

7,63

8,91

10,1

11,7

13,7

15,4

16,9

20

7,43

8,26

9,59

10,9

12,4

14,6

16,3

17,8

21

8,03

8,90

10,3

11,6

13,2

15,4

17,2

18,8

22

8,64

9,54

11,0

12,3

14,0

16,3

18,1

19,7

23

9,26

10,2

11,7

13,1

14,8

17,2

19,0

20,7

24

9,89

10,9

12,4

13,8

15,7

18,1

19,9

21,7

25

10,5

11,5

13,1

14,6

16,5

18,9

20,9

22,6

26

11,2

12,2

13,8

15,4

17,3

19,8

21,8

23,6

27

11,8

12,9

14,6

16,2

18,1

20,7

22,7

24,5

28

12,5

13,6

15,3

16,9

18,9

21,6

23,6

25,5

29

13,1

14,3

16,0

17,7

19,8

22,5

24,6

26,5

30

13,8

15,0

16,8

18,5

20,6

23,4

25,5

27,4

35

17,2

18,5

20,6

22,5

24,8

27,8

30,2

32,3

40

20,7

22,2

24,4

26,5

29,1

32,3

34,9

37,1

45

24,3

25,9

28,4

30,6

33,4

36,9

39,6

42,0

50

28,0

29,7

32,4

34,8

37,7

41,4

44,3

46,9

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

0,95

0,975

0,990

0,995

0,999

1

0,46

0,71

1,07

1,64

2,71

3,84

5,02

6,63

7,88

10,8

2

1,39

1,83

2,41

3,22

4,61

5,99

7,38

9,21

10,6

13,8

3

2,37

2,95

3,67

4,64

6,25

7,81

9,35

11,3

12,8

16,3

4

3,36

4,04

4,88

5,99

7,78

9,49

11,1

13,3

14,9

18,5

5

4,35

5,13

6,06

7,29

9,24

11,1

12,8

15,1

16,7

20,5

6

5,35

6,21

7,23

8,56

10,6

12,6

14,4

16,8

18,5

22,5

7

6,35

7,28

8,38

9,80

12,0

14,1

16,0

18,5

20,3

24,3

8

7,34

8,35

9,52

11,0

13,4

15,5

17,5

20,1

22,0

26,1

9

8,34

9,41

10,7

12,2

14,7

16,9

19,0

21,7

23,6

27,9

10

9,34

10,5

11,8

13,4

16,0

18,3

20,5

23,2

25,2

29,6

11

10,3

11,5

12,9

14,6

17,3

19,7

21,9

24,7

26,8

31,3

12

11,3

12,6

14,0

15,8

18,5

21,0

23,3

26,2

28,3

32,9

13

12,3

13,6

15,1

17,0

19,8

22,4

24,7

27,7

29,8

34,5

14

13,3

14,7

16,2

18,2

21,1

23,7

26,1

29,1

31,3

26,1

15

14,3

15,7

17,3

19,3

22,3

25,0

27,5

30,6

32,8

37,7

16

15,3

16,8

18,4

20,5

23,5

26,3

28,8

32,0

34,3

39,3

17

16,3

17,8

19,5

21,6

24,8

27,6

30,2

33,4

35,7

40,8

18

17,3

18,9

20,6

22,8

26,0

28,9

31,5

34,8

37,2

42,3

19

18,3

19,9

21,7

23,9

27,2

30,1

32,9

36,2

38,6

43,8

20

19,3

21,0

22,8

25,0

28,4

31,4

34,2

37,6

40,0

45,3

21

20,3

22,0

23,9

26,9

29,6

32,7

35,5

38,9

41,4

46,8

22

21,3

23,0

24,9

27,3

30,8

33,9

36,8

40,3

42,8

48,3

23

22,3

24,1

26,0

28,4

32,0

35,2

38,1

41,6

44,2

49,7

24

23,3

25,1

27,1

29,6

33,2

36,4

39,4

43,0

45,6

51,2

25

24,3

26,1

28,2

30,7

34,4

37,7

40,6

44,3

46,9

52,6

26

25,3

27,2

29,2

31,8

35,6

38,9

41,9

45,6

48,3

54,1

27

26,3

28,2

30,3

32,9

36,7

40,1

43,2

47,0

49,6

55,5

28

27,3

29,2

31,4

34,0

37,9

41,3

44,5

48,3

51,0

56,9

29

28,3

30,3

32,5

35,1

39,1

42,6

45,7

49,6

52,3

58,3

30

29,3

31,3

33,5

36,3

40,3

43,8

47,0

50,9

53,7

59,7

35

34,3

36,5

38,9

41,8

46,1

49,8

53,2

57,3

60,3

66,6

40

39,3

41,6

44,2

47,3

51,8

55,8

59,3

63,7

66,8

73,4

45

44,3

46,8

49,5

52,7

57,5

61,7

65,4

70,0

73,2

80,1

50

49,3

51,9

54,7

58,2

63,2

67,5

71,4

76,2

79,5

86,7

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]