2 Практическое задание

Проведены экспериментальные исследования по энергетической оценке работы транспортного средства при перевозке сельскохозяйственных грузов. Было произведено 20 измерений удельного расхода топлива автомобиля (л/100км), результаты которых представлены в приложении. Провести математическую обработку полученных экспериментальных данных с помощью статистических показателей.

2.1 Порядок выполнения

1. Согласно выданного преподавателем варианта выписать из таблицы П2 приложения данного методического указания исходные данные.

2. Определить число групп по формуле (2).

3. Рассчитать интервал распределения группировки по выражению (1).

4. Результаты измерений распределить по группам, подсчитать их частоту для каждой группы и записать в таблицу 1.

Таблица 1 – Сгруппированное распределение частот

№ группы	Интервал группировки	Значения замеров, входящих в группу	Частота

5. По данным таблицы 1 построить гистограмму распределения результатов измерений по примеру, указанному на рисунке 1.

6. Рассчитать среднее квадратическое отклонение по формуле (3).

7. Определить дисперсию выборки по выражению (6). Для удобства расчет произвести пошагово в виде таблицы 2.

Таблица 2 – Пошаговый расчет дисперсии

№ опыта	Результат измерения

8. По выражению (7) рассчитать среднее квадратическое отклонение и найти доверительные границы.

9. По формуле (10) определить коэффициент вариации и сделать заключение об изменчивости результатов измерений (незначительная, средняя, значительная).

10. Рассчитать ошибку выборки по формуле (11).

11. Найти относительную ошибку выборочной средней по выражению (12).

12. Определить достоверность средней арифметической по формуле (13).

13. Найти число степеней свободы по выражению (14), определить табличное значение достоверности t при уровне доверительной вероятности Р=0,90 (приложение, таблица П1), сравнить расчетное значение с табличным и сделать вывод.

2.2 Пример выполнения расчетов

Задание

Проведены экспериментальные исследования по энергетической оценке работы транспортного средства при перевозке сельскохозяйственных грузов. Было произведено 20 измерений удельного расхода топлива автомобиля (л/100км). Провести математическую обработку полученных экспериментальных данных с помощью статистических показателей.

Расчет

1. Выписываем из приложения методического указания результаты экспериментальных измерений, полученных при определении удельного расхода топлива транспортного средства и заносим их в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты замера удельного расхода топлива транспортного средства

№ варианта	№ опыта	Резуль-тат из-мерения	№ опыта	Резуль-тат из-мерения	№ опыта	Резуль-тат из-мерения	№ опыта	Резуль-тат из-мерения
1	1	20,5	6	22,5	11	22,4	16	22,1
	2	21,9	7	22,4	12	22,3	17	21,7
	3	21,8	8	22,6	13	22,5	18	21,8
	4	22,1	9	22,5	14	22,6	19	23,8
	5	22,2	10	22,6	15	22,4	20	23,7

2. Определяем количество групп, на которые будут разбиваться результаты экспериментальных данных

.

Принимает количество групп k=5.

3. Находим в таблице 3 максимальное и минимальное значения удельного расхода топлива транспортного средства. В нашем случае x_max=23,8 и x_min=20,5 л/100км.

Далее определяем интервал группы

.

4. Определяем интервалы каждой группы (таблица 4), распределяем по ним результаты экспериментальных данных и подсчитываем частоту (количество измерений, входящих в данную группу). Сумма частот каждой группы равна количеству опытов, т.е. f=n=20. Это означает, что распределение замеров по группам произведено правильно.

Таблица 4 – Сгруппированное распределение частот

№ группы	Интервал группировки	Значения замеров, входящих в группу	Частота
1	20,5…21,16	20,5	1
2	21,17…21,83	21,8; 21,7; 21,8	3
3	21,84…22,50	21,9; 22,1; 22,2; 22,5; 22,4; 22,5; 22,4; 22,3; 22,5; 22,4; 22,1	11
4	22,51…23,17	22,6; 22,6; 22,6	3
5	23,18…23,84	23,8; 23,7	2
Сумма	-	-	20

5. По данным таблицы 4 строим гистограмму распределения результатов экспериментальных данных по группам.

Рисунок 2 – Гистограмма распределения

экспериментальных данных по группам

6. Находим сумму результатов измерений всех 20 опытов

Определяем среднее арифметическое значение удельного расхода топлива транспортного средства

.

7. Определяем дисперсию.

Для удобства расчет дисперсии выполним пошагово (табл. 5). Вначале находим отклонение каждого измерения от среднего значения, рассчитанного в предыдущем пункте (колонка 3 таблицы 5). Затем построчно возводим величину отклонения в квадрат (колонка 4 таблицы 5). После этого определяем сумму значений 4 колонки.

Таблица 5 – Пошаговый расчет дисперсии

№ опыта	Результат измерения
1	2	3	4
1	20,5	-1,82	3,3124
2	21,9	-0,42	0,1764
3	21,8	-0,52	0,2704
4	22,1	-0,22	0,0484
5	22,2	-0,12	0,0144
6	22,5	0,18	0,0324
7	22,4	0,08	0,0064
8	22,6	0,28	0,0784
9	22,5	0,18	0,0324
10	22,6	0,28	0,0784
11	22,4	0,08	0,0064
12	22,3	-0,02	0,0004
13	22,5	0,18	0,0324
14	22,6	0,28	0,0784

Продолжение таблицы 5

15	22,4	0,08	0,0064
16	22,1	-0,22	0,0484
17	21,7	-0,62	0,3844
18	21,8	-0,52	0,2704
19	23,8	1,48	2,1904
20	23,7	1,38	1,9044
Сумма		0	8,972

Сумма отклонений результатов измерений от среднего значения равняется нулю, значит расчеты выполнены верно.

Производим расчет дисперсии

.

8. Определяем среднее квадратическое отклонение.

.

Рассчитываем предельные доверительные границы:

- верхняя ,

- нижняя .

Расчеты показывают, что все результаты экспериментальных данных входят в границы доверительного интервала.

9. Находим коэффициент вариации.

%.

Изменчивость результатов экспериментов является незначительной, так как значение коэффициента вариации составляет менее 10 %.

10. Ошибка выборки

.

11. Относительная ошибка выборочной средней

.

Ошибка опыта составляет менее одного процента.

12. Определяем достоверность средней арифметической

.

13. Находим число степеней свободы

m=n-1=20-1=19.

В соответствии с найденным числом степеней свободы и при уровне доверительной вероятности Р=0,90 из таблицы П1 приложения определяем табличное значение достоверности t_т=1,73.

Так как расчетное значение достоверности существенно больше табличного (t=14493,5>t_т=1,73), то ее можно считать высоко достоверной.