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

книги из ГПНТБ / Рыжов, П. А. Математическая статистика в горном деле учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
32
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
7.54 Mб
Скачать

Для вычисления Ъпаа составлена табл. 46. В гра­ фах 2 и 3 вписаны данные, приведенные в табл. 43, в гра­ фе 4 приведены средние значения ха по вариантам фак­ тора А. Данные последней графы получены перемноже­ нием данных граф 3 и 4.

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 48

 

 

 

Варьиро­

Число

Сред­

 

 

Варьирование

с т е п е ­

ние

 

 

вание

ней

квад­

Примечание

 

 

 

S*

свобо­

раты

 

 

 

 

 

д ы k

о"

 

 

 

 

 

 

 

Общег

 

3,1566

199

0,0158

ki—n—1

 

 

 

0,0335

9

0,0037

>!ч.=гь1

по

фактору

Ь . , , . ,

0,5289

5

0,1058

£з=/Ѵ--1

по

факторам .4 и В . . .

0,7578

45

0,0168

 

остаточное

(случайное)

2,3988

155

0,0155

 

После

подстановки

числовых

значений получим:

 

 

.,

 

 

/

о з

I \ 2

 

 

 

S;=

0,0340 -

200

 

= 0,0335.

 

 

 

 

 

 

*

200

'

3.

Определяем

варьирование по фактору В:

SÏ =

2

пь-хъ

— пх* = 0,5294 — 0,0005 = 0,5289

(необходимые данные взяты из табл. 47).

4.

Определяем

варьирование

по факторам А и В:

 

 

Slb

= 2 2

"ab-Xab

~ ПХ2

(Sa + S&) ,

 

 

 

а

Ь

 

 

 

 

где Паь2аъ — находим из табл. 45; 22 — суммирование по всем клеткам табл.45; 2 2 / г а Ь - х а ь = 1,3207 (из табл.45).

После подстановки числовых значений получим

Sab

= 1,3207 - 0,0005 — (0,0335 + 0,5289) = 0,7578.

5.

Находим

остаточное

(случайное) варьирование

'

5сл = 5 2

Sab

= 3,1566 - 0,7578 =

2,3988.

При вычислении

средних квадратов

по всем видам

варьирования учитывают

соответствующие степени сво­

боды.

В табл. 48 приведены варьирование по факторам, сте­ пень свободы и дисперсии.

6. Вычисляем критерий F и производим оценку влия-

— 140 —

ния рассматриваемых факторов па ошибки опробования по скважинам.

Сначала находим влияние глубины скважины. Значение критерия проверки Fa определяем по фор­

муле

 

 

 

 

2

0,0037

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,24.

 

 

 

 

 

F

 

= - ^ = 0,0155

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По табл. 34 для степеней свободы /г2

= 9 и Ai = 155 при

7=5%, граница

критической

области F=2,8

значительно

превышает значение F, установленное

опытом,

поэтому

можно считать,

что ошибки

опробования

не зависят от

глубины шурфа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, при

бурении

скважинами не проис­

ходит сноса рудных минералов по вертикали.

 

 

Находим

влияние содержания

никеля в руде:

 

 

 

 

 

2

0,1058

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 6,8.

 

 

 

 

 

F

= —

= 0,0155

 

 

 

По

табл.

34 при /е2 = 5

0,12

 

 

 

 

 

и ki = 155 допустимые зиа- g

 

 

 

 

 

чения

не более 4,4.

| ^

0,08

 

 

 

 

 

Таким образом, велн--^^

 

 

 

 

 

чина

содержания

никеля Ц g

ом

 

 

 

 

 

 

в руде существенно влия- G ^

о

 

 

 

 

 

ет на

ошибки

опробова-^Ц

 

 

 

 

 

ния по скважинам.

 

-0,0!)

 

 

 

 

 

Для дальнейшего ана- 0

•0,06

JL

 

 

 

 

ліиза рассмотрим

 

график,

 

 

 

 

 

 

 

20

м

60

80

wom.%

приведенный

на

 

рис. 41,

 

 

 

 

 

Рис.

41

 

 

который построен

по дан­

 

 

 

 

ным табл. 48. По горизон­

 

 

 

 

 

 

 

тальной оси отложены середины

вариантов содержаний,

а по

вертикальной —соответствующие

средние

ошибки

определения

содержания

никеля.

 

 

 

 

 

 

На графике отчетливо видна зависимость ошибки от

содержания

никеля в руде. Для бедных руд содержание

никеля по кернам выше, чем по шурфам, а

для более

богатых — ниже.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, при бурении

разведочной

скважины

происходит перенос рудных минералов из более богатых участков в более бедные.

Г л а в а 6 КОРРЕЛЯЦИЯ МЕЖДУ КОЛИЧЕСТВЕННЫМИ П Р И З Н А К А М И

Изучение отношении .между признаками, явлениями, процессами является главной задачей всякой науки. В математической статистике взаимосвязь явлений и их признаков изучают с помощью метода корреляции*.

При обработке п использовании статистических дан­ ных с целью получения как научных, так и практических выводов важно проследить, как изменяется один признак при изменении другого, т. е. нужно найти уравнение свя­ зи H значения коэффициента и индекса корреляции и де­ терминации, определяющие степень влияния одного при­ знака на другой.

Связи между явлениями плп их признаками, прояв­ ляющиеся в изменении статистических характеристик распределения одного признака с изменением значений другого, называются статистическими.

Результативный признак в этих связях ие полностью определяется влиянием факториалы-юго признака. Это влияние проявляется лишь в среднем, при этом отдель­ ные результаты могут противоречить установленной

связи.

 

 

В функциональных же связях факториальный

признак

полностью определяет величину

результативного при­

знака.

 

 

* Correlation (англ). — соотношение,

соответствие,

сопостав­

ление.

 

 

§1. ПОНЯТИЕ О СИСТЕМЕ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН

ИЕЕ ХАРАКТЕРИСТИКАХ

При анализе данных о недрах и при анализе статисти­ ческих данных о производственной деятельности горного предприятия возникают задачи, в которых результат на­ блюдений характеризуется двумя и более случайными ве­ личинами, образующими систему. Например, проба ха­ рактеризуется содержанием двух и более компонентов.

Систему двух случайных величин k, s геометрически интерпретируют случайной точкой на плоскости с коор­ динатами k\ и s\ (рис. 42, а). Систему трех случайных

Рис. 42

величин изображают случайной точкой в трехмерном пространстве. Вообще систему случайных величин гео­ метрически интерпретируют случайной точкой в прост­ ранстве и измерений.

Вместо случайной точки для интерпретации системы случайных величин иногда используют случайный вектор (рис. 42, б).

Корреляционный момент. Коэффициент корреляции. Числовыми характеристиками случайной величины X яв­ ляются, как отмечалось выше, начальные и центральные моменты различных порядков. Важнейшие из них: мате­ матическое ожидание Х0 и дисперсия а2х.

Математическое ожидание произведения Xh-Ys опре­ деляют начальным моментом порядка k, s:

Математическое ожидание произведения k-\i и s-й сте­ пени соответствующих центрированных величин опреде-

ляют центральным моментом порядка k, s системы X, У: a,°s = М(ХІ Хо) " {уі — Уо)s.

При непосредственном подсчете моментов для дис­ кретных случайных величин используют следующие фор­ мулы:

tth.s = 2 2 Х і

'Уи'Ріи,

іи

 

af t l . = 2 2

{Xi -

X) " • ( ( / - F)

>piu,

 

 

i

и

 

 

 

rjxepiti

= P(X Xi) (y—У„)—вероятность

того, что

си­

стема

X, Y примет значения

.ѵ,-, уи, а суммирование

рас­

пространяют по всем возможным значениям случайных величин X, Y.

При подсчете моментов для непрерывных случайных

величин

применяют следующие формулы:

 

 

 

t™

^X»-Y°f(x,y)dxdy,

 

 

а м

=

 

 

 

—со

 

 

 

 

 

а*,. =

J J (Xi -

X0)ft

{ У0) « dx

dy,

 

 

—00

 

 

 

 

где f(x,

y) — плотность распределения

системы.

Плотность распределения

системы

для

независимых

случайных величин равна произведению плотностей рас­ пределения отдельных величии, входящих в систему:

fix, y) = fi(x)-f2(y).

Для системы особую роль играет второй смешанный центральный момент (т. е. математическое ожидание про­ изведения центрированных величин), называемый корре­ ляционным моментом или моментом связи случайных величин X, У:

х' = М[(х-Х0)

(y-Yo)].

Для дискретных величин момент связи определяют по формуле

t'=J,^(x-XQ)(y-V0)plu;

(а)

І и

для непрерывных — по формуле

 

т

 

т" = J (X - Jo) - Уо)/ (X, у) dx dy.

(б)

Корреляционный момент характеризует не только рассеивание величин X и Y, но и связь между ними.

Для независимых случайных величин

 

f(x, y)

=

h(x)-h(y).

 

Подставив

значение

f(x, у)

в формулу (б),

получим

формулу

 

 

 

 

-f-oo

 

+ 0 0

 

т/ =

f (X - Хо) h (X) dx

J (// - Уо) / (fif)

(в)

—со

 

—оо

 

Каждый из интегралов последней формулы в отдель­ ности есть первый центральный момент случайных вели­ чин X и Y. Следовательно, каждый интеграл равен нулю.

Таким образом, для

независимых случайных величин

т" = 0. Если значение

корреляционного момента двух слу­

чайных величии не равно нулю, то между ними имеется зависимость.

Для характеристики

связи между величинами

X,

Y

пользуются безразмерной характеристикой,

называемой

корреляционным

отношением

или

индексом

корреляции:

 

 

гх,ѵ

=

^ .

 

 

(6.1)

Аналогично

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ѵ . =

^ - .

 

 

(6.2)

 

 

 

 

ОхОу

 

 

 

 

Очевидно, для независимых случайных величин

т = 0 .

При прямолинейной зависимости корреляционное от­

ношение называют коэффициентом

корреляции

и обозна­

чают через г.

Коэффициент

корреляции изменяется

в

пределах — 1 <rjv<

1.

 

 

 

 

 

 

Если гх<0,

то корреляция

отрицательная,

если

>'х/у>0 — положительна.

 

 

 

 

 

 

Величина коэффициента корреляции определяет тес­

ноту связи между

случайными величинами;

чем ближе

Т а б л и ц а

-19 *

Теснота связи

г-0

\II

I 0 I 9 3 •I 5 6 7 8 9 10

10

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

1

9

 

 

 

2

2

2

2

 

 

 

10

8

 

 

2

5

9

12

9

5

2

 

 

44

7

 

2

5

14

24

27

24

14

5

2

 

117

6

 

2

9

24

42

51

42

24

9

2

 

205

5

1

2

12

27

51

60

51

27

12

2

1

246

4

 

2

9

24

42

51

42

24

9

2

 

205

3

 

2

5

14

24

27

24

14

5

2

 

117

2

 

 

2

5

9

12

9

5

2

 

 

44

1

 

 

 

2

2

2

2

2

 

 

 

10

0

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

V

1

10

44

117

205

246

205

117

44

10

1

1000

 

 

*

Таблица заимствована

из

книги: Я. П .

Л у к о м с к и іі.

Теория

корреля­

ции il

 

ее применение

к анализу

производства.

М.,

Госстатнздат,

1958.

 

Г=0,2

\ ^

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

\ .

0

1

 

3

4

5

6

7

8

9

10

Е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

9

 

 

1

1

1

2

3

2

1

1

 

10

 

8

 

 

3

7

10

11

8

3

 

44

 

7

 

1

3

9

20

29

27

18

8

2

 

117

 

6

 

1

7

20

39

51

45

27

11

3

1

205

 

5

 

2

10

29

51

62

51

29

10

2

 

246

 

4

1

3

11

27

45

51

39

20

7

1

 

205

 

3

 

2

8

18

27

29

20

9

3

1

 

117

 

2

 

1

3

8

11

10

7

3

1

 

 

44

 

1

 

 

1

2

3

2

1

1

 

 

 

10

 

0

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

10

44

117

205

246

205

117

44

10

1

1000

— 146 —

 

 

 

 

 

»• =

0,4

 

Продолжение

таол. 4§

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

3

-I

Б

6

7

8

9

10

21

10

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

9

 

 

 

 

 

1

3

3

2

1

 

10

8

 

 

 

1

4

9

12

10

6

2

 

44

7

 

 

1

5

15

27

32

23

10

3

1

117

6

 

 

4

15

36

53

50

32

12

3

 

205

5

 

1

9

27

53

66

53

27

9

1

 

246

4

 

3

12

32

50

53

36

15

4

 

 

205

3

1

3

10

23

32

27

15

5

1

 

 

117

2

 

2

6

10

12

9

4

1

 

 

 

44

1

 

1

2

3

3

1

 

 

 

 

10

0

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

10

44

117

205

246

205

117

44

10

1

1000

г = 0 , 6

\11

 

0

1

2

3

 

5

6

7

8

9

10

в

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

9

 

 

 

 

 

1

2

3

3

1

 

10

8

 

 

 

 

1

5

11

14

9

3

1

44

7

 

 

 

2

8

24

36

30

14

3

 

117

6

 

 

î

8

31

56

60

36

11

2

 

205

5

 

1

5

24

56

74

56

24

5

1

 

246

4

 

2

11

36

60

56

31

8

1

 

 

205

3

 

3

14

30

36

24

8

2

 

 

 

117

2

1

3

9

14

11

5

1

 

 

 

 

44

1

 

1

3

3

2

1

 

 

 

 

 

10

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

S

1

10

44

117

205

246

205

117

44

10

1

1000

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— !47 —

Продолжение таол. 4

/•=0,8

0 1 2 3 '1 5 6 7 8 9 10 21

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

9

 

 

 

 

 

 

7

2

4

3

• 1

10

8

 

 

 

 

 

 

18

15

4

 

44

7

 

 

 

 

 

13

41

43

18

2

 

117

6

 

 

 

 

17

62

78

41

7

 

 

205

5

 

 

 

13

62

96

62

13

 

 

 

246

4

 

 

7

41

78

62

17

 

 

 

 

205

3

 

2

18

43

41

13

 

 

 

 

 

117

2

 

4

15

18

7

 

 

 

 

 

 

44

1

1

3

4

2

 

 

 

 

 

 

 

10

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

10

44

117

205

246

205

117

44

10

1

1000

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

II

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

s

I

0

1

3

•1

5

G

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

10

8

 

 

 

 

 

 

 

 

44

 

 

44

7

 

 

 

 

 

 

 

117

 

 

 

117

6

 

 

 

 

 

 

205

 

 

 

 

205

5

 

 

 

 

 

246

 

 

 

 

 

246

4

 

 

 

 

205

 

 

 

 

 

 

205

3

 

 

 

117

 

 

 

 

 

 

 

117

2

 

 

44

 

 

 

 

 

 

 

 

44

1

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

1

10

44

117

205

246

205

117

44

10

1

1000

значение rjy

к единице, тем теснее

статистическая

связь.

Близкое к нулю значение коэффициента корреляции сви­ детельствует об отсутствии прямолинейной статистиче­ ской связи.

Положительная корреляция между случайными вели­ чинами характеризует такую зависимость между ними, когда при возрастании одной из них другая также в сред­ нем возрастает.

— 148 —

Отрицательная корреляция характеризует такую за­ висимость, когда при возрастании одной случайной ве­ личины другая в среднем убывает.

Коэффициент корреляции характеризует тесноту ли­ нейной зависимости между случайными величинами.

О наличии или отсутствии связи между двумя случай­ ными величинами в первом приближении судят по гра­ фику, на котором в виде точек изображены все получен­ ные из опыта значения пар случайных величин.

В табл. 49 приведены шесть видов распределения числениостей пар признаков, соответствующие последова­ тельному усилению тесноты связи.

По таблице можно в каждом конкретном случае оп­ ределить порядок значения коэффициента корреляции.

Начинать корреляционный анализ следует с состав­ ления корреляционной таблицы (рис. 43), которую назы­ вают еще корреляционной решеткой.

Для каждого из признаков, между которыми иссле­ дуется статистическая связь (корреляция), по формуле (1.1) определяют величину интервала. На листе бумаги вычерчивают таблицу (решетку) с количеством строк, равным числу интервалов одного признака (Y) и с коли­ чеством столбцов, равным числу интервалов другого при­ знака (X).

В отдельных клетках таблицы отмечают точками или числами пары значений признаков. На рис. 43 числами и точками показаны численности (частоты) пар значе­ ний производительности рабочего при проходке штреков

(м/'смену)

и скоростью

их проходки

(сотн.

м/мес).

Здесь

каждая

строка

показывает производитель­

ность

проходчика

при

различных

скоростях

проходки

штреков.

 

 

 

 

 

 

 

 

Столбцы и строки различаются формально тем, что

первые

расположены

вертикально,

вторые — горизон­

тально.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проекции на горизонтальную плоскость сечений по­

верхности

распределения частот

tn

(через

4

единицы)

изображены на рис. 43.

 

 

 

 

 

 

Расклассифицировать

такие

поверхности,

подобно

кривым распределения случайной величины, на неболь­ шое число простых типов невозможно, ибо их формы слишком разнообразны. Можно лишь говорить об уме­ ренно асимметричном или сильно асимметричном распре­ делении с правой или левой асимметрией.

— 149 —

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ