
- •Применение статистических критериев для анализа выборочных данных
- •Введение
- •Основные понятия
- •1. Гипотеза о равенстве генеральной средней нормальной совокупности заданному числовому значению.
- •3 Критерий согласия Пирсона
- •Требования безопасности труда
- •Технология выполнения работы
- •Содержание
- •Применение статистических критериев для анализа выборочных данных
- •410054, Г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Министерство образования и науки Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет
Балаковский институт техники, технологии и управления
Применение статистических критериев для анализа выборочных данных
Методические указания к выполнению практической работы
по курсу «Математическая статистика и прогнозирование»
для студентов направления «Информационные системы и технологии»
всех форм обучения
Одобрено
редакционно-издательским советом
Балаковского института техники,
технологии и управления
Балаково 2015
Введение
Цель работы: научиться выполнять проверку статистических гипотез с использованием MS Excel.
Основные понятия
Статистической гипотезой называется любое предположение о виде неизвестного распределения или о параметрах закона распределения.
Выдвинутую гипотезу называют нулевой (основной) гипотезой Н0. Если выдвинутая гипотеза Н0 будет отвергнута, то имеет место противоречащая ей гипотеза Н1, которая называется конкурирующей (альтернативной).
Для проверки нулевой гипотезы используют специально подобранную случайную величину (статистический критерий). После выбора критерия множество всех его возможных значений разбивают на два подмножества: одно из них содержит значения критерия, при которых нулевая гипотеза отвергается (критическая область), а другое содержит те значения критерия, при которых гипотеза принимается (область принятия гипотезы). Если наблюдаемое значение критерия принадлежит критической области, то нулевую гипотезу отвергают в пользу конкурирующей гипотезы; если наблюдаемое значение критерия принадлежит области принятия гипотезы, то нулевую гипотезу принимают.
Критическими точками Ккр называют точки, отделяющие критическую область от области принятия гипотезы.
Рассмотрим способы проверки некоторых наиболее часто встречающихся гипотез.
1. Гипотеза о равенстве генеральной средней нормальной совокупности заданному числовому значению.
Пусть
генеральная совокупность Х распределена
нормально, причем имеются основания
предполагать, что генеральная средняя
этой совокупности
равна некоторому значению а.
Предполагаем,
что дисперсия генеральной совокупности
D
= σ2
известна (например, может быть найдена
теоретически, или вычислена по выборке
большого объема). Кроме того, по
произведенной выборке объема n
найдена выборочная средняя
.
Требуется по выборочной средней при
заданном уровне значимости α
проверить нулевую гипотезу Н0:
= а. Для этого необходимо вычислить
наблюдаемое значение критерия
.
(1)
1) При конкурирующей гипотезе Н1: ≠ а критическую точку Uкр находим по таблице функции Лапласа (приложение 1) из условия Φ(Uкр) = (1 – α)/2. Если |Uнабл| < Uкр, то принимается нулевая гипотеза. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.
2) При конкурирующей гипотезе Н1: > а критическую точку Uкр находим по таблице функции Лапласа из условия Φ(U кр) = (1 – 2α) /2. Если Uнабл < Uкр, то принимается нулевая гипотеза. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.
3) При конкурирующей гипотезе Н1: < а критическую точку Uкр находим по таблице функции Лапласа из условия Φ(Uкр) = (1 – 2α)/2. Нулевая гипотеза принимается, если Uнабл > –Uкр. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.
Предположим
теперь, что дисперсия генеральной
совокупности D
= σ2
неизвестна, а известна только ее
исправленная выборочная оценка
= s2.
Для того, чтобы при заданном уровне
значимости α
проверить нулевую гипотезу Н0:
= а, нужно вычислить наблюдаемое значение
критерия
(2)
1) При конкурирующей гипотезе Н1: ≠ а критическую точку Tкр(α, n–1) находим по таблице критических точек распределения Стьюдента (приложение 2) при n–1 степенях свободы и вероятности α. Если |Tнабл| < Tкр, то принимается нулевая гипотеза. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.
2) При конкурирующей гипотезе Н1: > а критическую точку Tкр (2α, n – 1 находим по таблице критических точек распределения Стьюдента при n – 1 степенях свободы и вероятности 2α. Если Tнабл < Tкр, то принимается нулевая гипотеза. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.
3) При конкурирующей гипотезе Н1: < а критическую точку Tкр(2α, n –1) находим по таблице критических точек распределения Стьюдента при n –1 степенях свободы и вероятности 2α. Если T набл > –T кр, то принимается нулевая гипотеза. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.
2 Гипотеза о равенстве двух средних нормальных генеральных совокупностей.
Пусть
генеральные совокупности Х1
и Х2
распределены нормально, причем
генеральные средние этих совокупностей
и
неизвестны. По произведенным выборкам
объемов n1
и n2
найдены выборочные средние
и
.
Предполагаем,
что дисперсии обеих генеральных
совокупностей известны, и равны
и
. Требуется при заданном уровне значимости
α
проверить нулевую гипотезу Н0:
=
. Вычисляем наблюдаемое значение
критерия
.
(3)
1) При конкурирующей гипотезе Н1: ≠ критическую точку Uкр находим по таблице функции Лапласа из условия Φ(Uкр) = (1 – α)/2. Если |Uнабл| < Uкр, то принимается нулевая гипотеза. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.
2) При конкурирующей гипотезе Н1: > критическую точку Uкр находим по таблице функции Лапласа из условия Φ(Uкр) = (1 – 2α)/2. Если Uнабл < Uкр, то принимается нулевая гипотеза. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.
3) При конкурирующей гипотезе Н1: < критическую точку Uкр находим по таблице функции Лапласа из условия Φ(Uкр) = (1 – 2α)/2. Если Uнабл > –U кр, то принимается нулевая гипотеза. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.
Предположим
теперь, что дисперсии обеих генеральных
совокупностей неизвестны, а известны
только их исправленные выборочные
оценки
и
, а выборки имеют небольшой объем
(меньше 30). Предполагается, что дисперсии
двух генеральных совокупностей одинаковы.
В этом случае нужно вычислить наблюдаемое
значение критерия
(4)
1) При конкурирующей гипотезе Н1: ≠ критическую точку Tкр(α, n1+n2–2) находим по таблице критических точек распределения Стьюдента (приложение 2) при n1+n2–2 степенях свободы и вероятности α. Если |Tнабл|< Tкр, то принимается нулевая гипотеза. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.
2) При конкурирующей гипотезе Н1: > критическую точку Tкр(2α, n1+ n2 – 2) находим по таблице критических точек распределения Стьюдента при n1+n2–2 степенях свободы и вероятности 2α. Если Tнабл < Tкр, то принимается нулевая гипотеза. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.
3) При конкурирующей гипотезе Н1: < критическую точку Tкр(2α, n1 + n2 – 2) находим по таблице критических точек распределения Стьюдента при n1+n2–2 степенях свободы и вероятности 2α. Если Tнабл > –T кр, то принимается нулевая гипотеза. В противном случае нулевую гипотезу отвергают.