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

IOOD_Lab

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
14.06.2020
Размер:
2 Mб
Скачать

Тепер знайдемо математичне очікування квадрата випадкової величини.

Для цього зведемо випадкову величину у квадрат запишемо значення в стов-

пець С. Потім знайдемо математичне очікування для випадкової величини зі стовпця С. Результат обчислень представлений в комірці C13:

Рисунок 2.3 – Обчислення математичного очікування квадрата випадкової ве-

личини

Після цього залишається обчислити різницю між комірками С13 і В13,

що й буде дисперсією випадкової величини Х.

Завдання 3. Обчислення середньоквадратичного відхилення випадкової

величини

Після завершення роботи з попереднім завданням вам необхідно обчис-

лити квадратний корінь зі знайденого значення дисперсії, що й буде середнім квадратичним відхиленням. В MS Excel квадратний корінь обчислюється з ви-

користанням функції КОРІНЬ(число). Помістіть результат в комірку В15.

29

Завдання для самостійної роботи.

1. Знайти математичне очікування, дисперсію й середнє квадратичне ві-

дхилення дискретної випадкової величини Х, заданої одним з наступних законів розподілу:

1.

 

 

Х

10

 

 

13

 

 

17

 

20

 

25

 

 

 

 

Р

0,4

 

 

0,3

 

 

0,1

 

0,15

 

0,05

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

8

 

 

14

 

 

17

 

 

20

 

23

 

 

 

 

Р

0,2

 

 

0,1

 

 

0,2

 

 

0,4

 

0,1

 

 

 

 

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

20

 

 

24

 

 

29

 

 

34

 

37

 

 

 

 

Р

0,2

 

 

0,3

 

 

0,25

 

 

0,15

 

0,1

 

 

 

 

4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

14

 

 

15

 

 

17

 

 

25

 

26

 

 

 

 

Р

0,1

 

 

0,35

 

 

0,3

 

 

0,2

 

0,05

 

 

 

 

5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

16

 

 

20

 

 

25

 

 

30

 

35

 

 

 

 

Р

0,2

 

 

0,15

 

 

0,15

 

 

0,3

 

0,2

 

 

 

 

6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

0

 

 

1,5

 

 

1,9

 

 

2,5

 

2,9

 

 

 

 

Р

0,1

 

 

0,25

 

 

0,35

 

 

0,25

 

0,05

 

 

 

 

7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

100

 

 

114

 

 

128

 

 

144

 

160

 

 

 

 

Р

0,2

 

 

0,35

 

 

0,2

 

 

 

0,15

 

0,1

 

 

 

 

8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

45

 

 

53

 

 

67

 

80

 

95

 

 

 

 

Р

 

0,25

 

 

0,3

 

 

0,25

 

0,19

 

0,01

 

 

 

 

9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

25

 

 

45

 

 

60

 

75

 

98

 

 

 

 

Р

 

0,15

 

 

0,25

 

 

0,3

 

0,2

 

0,1

 

 

 

 

10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

60

 

 

75

 

 

80

 

105

 

110

 

 

 

 

Р

 

0,05

 

 

0,25

 

 

0,45

 

0,15

 

0,1

 

 

11.

Х

1

2

3

 

7

9

10

12

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

Р

0,04

 

 

0,26

 

 

0,31

 

0,09

0,18

 

0,11

0,01

 

 

12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

 

6

 

 

8

 

 

14

 

17

 

 

19

 

 

20

 

23

 

 

Р

 

 

0,1

 

 

0,11

 

 

0,14

 

0,17

 

0,18

 

0,22

 

0,08

 

 

13.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

 

20

 

 

24

 

 

28

 

30

 

 

 

34

 

 

37

 

40

 

 

Р

 

 

0,1

 

 

0,23

 

 

0,25

 

0,18

 

 

0,13

 

0,08

 

0,03

 

 

14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

 

10

 

 

13

 

 

15

 

17

 

 

25

 

 

27

 

29

 

 

Р

 

 

0,1

 

 

0,12

 

 

0,23

 

0,3

 

 

0,17

 

0,05

 

0,03

 

 

15.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

8

 

 

16

 

 

18

 

20

 

25

 

30

 

35

 

 

Р

 

0,01

 

 

0,17

 

 

0,19

 

0,26

 

0,15

 

0,12

 

0,1

 

 

16.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

0,5

 

 

1,5

 

 

1,9

 

2,3

 

 

2,5

 

2,9

 

3,2

 

 

Р

 

0,1

 

 

0,25

 

 

0,27

 

0,13

 

0,15

 

0,07

 

0,03

 

 

17.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

100

 

 

114

 

 

125

 

128

 

 

144

 

157

 

160

 

 

Р

 

 

0,1

 

 

0,25

 

 

0,23

 

0,17

 

0,15

 

 

0,08

 

0,02

 

 

18.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

45

 

 

53

 

 

61

 

67

 

 

78

 

 

80

 

95

 

 

Р

 

0,12

 

 

0,17

 

 

0,22

 

0,25

 

0,16

 

0,07

 

0,01

 

 

19.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

25

 

 

37

 

 

45

 

60

 

 

68

 

 

75

 

98

 

 

Р

 

0,015

 

 

0,085

 

 

0,125

0,17

 

0,3

 

 

0,2

 

0,1

 

 

20.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

60

 

 

75

 

 

77

 

80

 

 

105

 

108

 

110

 

 

Р

 

0,005

 

 

0,13

 

 

0,225

0,375

 

0,125

 

0,09

 

0,05

2.Дискретна випадкова величина приймає три можливих значення: х1=5

зімовірністю р1=0,5; х2=8 з імовірністю р2=0,3; х3 з імовірністю р3. Знайти зна-

чення величин х3 і р3, знаючи, що математичне очікування випадкової величини

M ( X ) = 7.

3. Для кожного з варіантів завдання знайти математичне очікування, ди-

сперсію і середнє квадратичне відхилення випадкової величини Z = 4X + 5Y,

якщо відомі математичні очікування M(X) і M(Y) та дисперсії D(X) і D(Y) випа-

31

дкових величин X і Y :

Завдання

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M ( X )

15

3,4

103

19

25

11

46

39

93

74

45

14

12

20

54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M (Y )

61

4,6

321

31

54

90

68

32

22

27

41

17

8

31

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D( X )

0,02

7,1

32

2,4

6,8

0,2

8

3

4,1

0,8

5

4

2

0,3

5,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D(Y )

0,04

1,2

46

1,1

7,7

0,4

2

4

3,3

0,1

3

8

6

0,1

8,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Знайти математичне очікування, дисперсію й середнє квадратичне ві-

дхилення випадкової величини Z = 3X − 2Y, якщо відомі математичні очікуван-

ня та дисперсії випадкових величин X та Y :

Завдання

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M ( X )

32

25

112

34

55

46

73

54

123

236

46

24

53

167

41

M (Y )

16

127

57

13

67

37

112

33

101

213

78

93

45

321

57

D( X )

4

12

42

23

3

2

11

14

13

17

5

11

3

34

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D(Y )

6

19

12

40

4

6

21

15

17

6

8

9

6

67

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Знайти математичне очікування, дисперсію й середнє квадратичне ві-

дхилення випадкової величини Z = 7X + 4Y, якщо відомі математичні очікуван-

ня та дисперсії випадкових величин X та Y :

Завдання

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M ( X )

3,5

2,3

4,8

9,4

5,5

5

3,9

8,5

4,3

6,5

2,1

5,4

7,1

8,7

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M (Y )

2,7

2,1

8,6

2,3

7,7

7

1,1

2,8

9,5

2,7

2,9

4,7

2,7

3,3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D( X )

0,1

0,4

0,2

1,1

0,3

1

2,1

1,4

1,3

0,4

0,1

0,6

0,3

0,6

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D(Y )

0,5

0,3

0,9

1,9

0,2

5

3,5

0,5

1,8

0,6

0,5

0,5

1,5

1,3

5

6. Знайти математичне очікування, дисперсію й середнє квадратичне ві-

дхилення випадкової величини Z = 6X - 3Y, якщо відомі математичні очікуван-

ня та дисперсії випадкових величин X та Y :

Завдання

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M ( X )

23

51

12

37

54

416

43

59

196

316

61

14

73

163

98

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M (Y )

56

207

57

18

69

317

135

38

185

231

75

9

45

311

37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D( X )

3

21

42

29

7

4

27

31

28

25

6

11

3

34

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D(Y )

7

17

12

42

2

3

33

56

57

63

3

5

7

55

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

7. Знайти математичне очікування, дисперсію й середнє квадратичне ві-

дхилення випадкової величини Z = 8X-5Y+4, якщо відомі математичні очіку-

вання та дисперсії випадкових величин X та Y :

Завдання

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M ( X )

54

31

12

82

54

168

43

59

106

116

81

14

33

113

68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M (Y )

87

17

57

18

69

217

135

38

185

231

55

79

45

311

47

D( X )

2

5

22

15

7

4

27

31

28

25

6

10

4

84

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D(Y )

8

7

11

5

2

3

33

56

57

63

3

5

6

95

19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Знайти математичне очікування, дисперсію й середнє квадратичне ві-

дхилення випадкової величини Z = 4X-9Y+5, якщо відомі математичні очіку-

вання та дисперсії випадкових величин X та Y :

Завдання

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M ( X )

6,5

9,3

8,8

9,8

8,5

9

7,9

8,7

4,3

7,5

5,1

5,4

7,8

8,7

11

M (Y )

8,7

8,1

8,4

2,6

9,7

5

9,1

2,4

5,5

9,6

2,4

4,6

2,3

3,7

12

D( X )

0,5

0,9

0,3

1,4

1,3

3

1,1

1,2

0,3

0,6

0,8

0,2

0,9

0,6

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D(Y )

0,4

0,5

0,3

1,2

2,2

4

4,5

0,3

0,8

0,2

0,5

0,7

1,3

1,8

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Можливі значення дискретної випадкової величини x1 = 1; x2 = 2; x3 = 3, а математичні очікування цієї величини та її квадрата рівні відповідно: M (X) = 2, 3; M (X2) = 5, 9. Знайти закон розподілу цієї випадкової величини та її фун-

кцію розподілу.

Контрольні питання

1.Що таке математичне очікування випадкової величини? По якій формулі обчислюється дана характеристика?

2.Що таке дисперсія випадкової величини? По якій формулі обчис-

люється дана характеристика?

3. Що таке середньоквадратичне відхилення випадкової величини? По

якій формулі обчислюється дана характеристика?

33

Лабораторна робота №3

«Побудова розподілів випадкових величин в MS Excel.

Біноміальний розподіл»

Мета роботи: навчитися використанню біноміального розподілу для рішення завдань теорії імовірності

Завдання роботи:

- уміти знаходити імовірності дискретної випадкової величини, що під-

коряється біноміальному розподілу, за допомогою Excel;

-будувати діаграму біноміального розподілу;

-уміти використовувати інтегральний розподіл.

Теоретичні відомості Розподіл імовірностей – одне з центральних понять теорії імовірності й

математичної статистики. Визначення розподілу імовірності рівносильне за-

вданню імовірностей всіх випадкових величин (ВВ), що описують деяку випад-

кову подію. Розподіл імовірностей деякої ВВ, можливі значення якої x1,x2,

…xn утворять вибірку, задається вказівкою цих значень і відповідних їм імові-

рностей p1, p2,…pn (pn повинні бути позитивні й у сумі давати одиницю).

У даній лабораторній роботі будуть розглянуті й побудовані за допомо-

гою MS Excel найпоширеніший розподіл імовірності: біноміальний.

Біноміальний розподіл являє собою розподіл імовірностей числа на-

стань деякої події («вдачі») в n повторних незалежних випробуваннях, якщо при кожному випробуванні імовірність настання цієї події дорівнює p. При цьому розподілі розкид варіант (є чи ні події) є наслідком впливу ряду незале-

жних і випадкових факторів.

Проводиться серія з n випробувань, у кожному з яких з імовірністю р може відбутися подія А, з імовірністю q= 1-р подія А .

Імовірність настання події А не залежить від числа випробувань n і ре-

зультатів інших випробувань.

34

Така схема випробувань із двома результатами (подія А настала або не настала) називається схемою послідовних випробувань Бернуллі.

Нехай при n випробуваннях подія А настала k раз, (n-k) раз подія А .

С k

 

n!

 

 

k! n k !

n

 

 

 

- число різних комбінацій події А.

Імовірність кожної окремої комбінації:

p k q k 1

 

Імовірність того, що в серії з n випробувань подія А, імовірність якої до-

рівнює р, з'явиться k раз:

 

P k

C k p k q n k

 

n

n

 

n

k 1

 

Pn

 

k 0

- умова нормування.

 

Прикладом практичного використання біноміального розподілу може бути контроль якості партії фармакологічного препарату. Тут потрібно підра-

хувати число виробів (упакувань), що не відповідають вимогам. Всі причини,

що впливають на якість препарату, приймаються однаково імовірними й не за-

лежними другом від друга. Суцільна перевірка якості в цій ситуації неможлива,

оскільки виріб, що пройшло випробування, не підлягає подальшому викорис-

танню. Тому для контролю з партії на удачу вибирають певну кількість зразків виробів (n). Ці зразки всебічне перевіряють і реєструють число бракованих ви-

робів (k). Теоретично число бракованих виробів може бути від 0 до n.

В Excel функція БИНОМРАСП застосовується для обчислення імовірно-

сті в завданнях з фіксованим числом тестів або випробувань, коли результатом будь-якого випробування може бути тільки успіх або невдача.

Функція використовує наступні параметри:

БИНОМРАСП (число_успіхів; число_випробувань; імовірність_успіху; інтегральна)

число_успіхів — це кількість успішних випробувань;

35

число_випробувань — це число незалежних випробувань (число успіхів і число випробувань повинні бути цілими числами);

імовірність_ успіху — це імовірність успіху кожного випробування;

інтегральний — це логічне значення, що визначає форму функції.

Якщо даний параметр має значення ІСТИНА (=1), то вважається інтег-

ральна функція розподілу (імовірність того, що число успішних випробувань не менш значення число_ успіхів);

якщо цей параметр має значення НЕПРАВДА (=0), то обчислюється значення функції щільності розподілу (імовірність того, що число успішних випробувань у точності дорівнює значенню аргументу число_ успіхів).

Приклад 1. Яка імовірність того, що троє із чотирьох немовлят будуть хлопчиками?

Рішення:

1. Установлюємо табличний курсор у вільну комірку, наприклад в А1.

Тут повинне виявитися значення шуканої імовірності.

2. Для одержання значення імовірності скористаємося спеціальною фун-

кцією: натискаємо на панелі інструментів кнопку Вставка функції (fx).

3. У діалоговому вікні Майстер функцій - крок 1 з 2 ліворуч у полі Ка-

тегорія зазначені види функцій. Вибираємо Статистична. Праворуч у полі Функція вибираємо функцію БИНОМРАСП і натискаємо на кнопку ОК.

З'являється діалогове вікно функції. У поле Число_успіхів уводимо із клавіатури кількість успішних випробувань (3). У поле Число випробувань

уводимо із клавіатури загальну кількість випробувань (4). У робоче поле Імові-

рність_успіху вводимо із клавіатури імовірність успіху в окремому випробу-

ванні (0,5). У поле Інтегральний уводимо із клавіатури вид функції розподілу

— інтегральна або вагова (0). Натискаємо на кнопку ОК.

36

Рисунок 3.1 – Діалогове вікно уведення параметрів функції БИНОМРАСП

В комірці А1 з'являється шукане значення імовірності р = 0,25. Рівно 3

хлопчика з 4 немовлят можуть з'явитися з імовірністю 0,25.

Якщо змінити формулювання умови завдання й з'ясувати імовірність того, що з'явиться не більше трьох хлопчиків, то в цьому випадку в робоче поле

Інтегральний уводимо 1 (вид функції розподілу інтегральний). Імовірність цієї події буде дорівнювати 0,9375.

Рисунок 3.2 – Вигляд електронної таблиці після рішення завдання

37

Приклад 2. Побудувати діаграму біноміальної функції розподілу P(m)

при n=10, P=0,2.

Рішення.

1.В комірку А1 уводимо символ кількості успішних ісходів, а в комірку В1 символ імовірності p.

2.Заповнюємо кількість ісходів в А1 - від 0 до 10.

3.В комірку В2 вставляємо, через «вставка функції» БИНОМРАСПР.

У робоче поле «число» уводимо кількість успішних випробувань (адре-

са комірки А2). В «випробування» - число випробувань (у нас – 10). В «імовір-

ність» - 0,2. У робоче поле «Інтегральний» уводимо із клавіатури вид функції – у цьому випадку «0». В осередку В2 з'являється шукана імовірність, що «про-

стягаємо» на весь діапазон.

4.Через «майстер діаграм» будуємо шукану діаграму біноміального роз-

поділу, тип діаграми – гістограма.

Зберігаємо діаграму з відповідними написами на осях.

Приклад 3. В умовах попереднього приклада знайти значення числа m,

для якого імовірність інтегрального розподілу дорівнює або більше 0,3.

1. Установлюємо табличний курсор у вільну комірку, наприклад в А1.

Тут повинне виявитися значення шуканого числа m.

2. Для одержання значення імовірності скористаємося функцією КРИТ-

БИНОМ.

3. У діалогове вікно вводимо: Випробування – 10, імовірність – 0,2. У

робоче поле Альфа – критичне значення імовірності інтегрального розподілу

(0,3).

4. В комірці А1 з'являється шукане значення числа успішних випробу-

вань, у даному прикладі m=1.

Необхідно перевірити результат прямим розрахунком.

38

Соседние файлы в предмете Теория вероятностей и математическая статистика