Теория вероятностей. Учебно-методическое пособие к практическим занятиям для студентов 2 курса специальностей ТКТ и ТСС
.pdf
Объемом совокупности называется число объектов этой совокупности.
Для изучения количественного признака |
X из |
||||
генеральной |
совокупности |
извлечена |
выборка |
||
1, 2,Вариантами… , |
называются |
наблюдавшиеся |
|||
значения |
объема |
. |
|
|
|
признака X. |
|
|
|
||
Вариационный ряд – это последовательность вариант, записанных в возрастающем порядке.
Частота – это число наблюдений варианты.
Относительная частота – это отношение |
|
||||||||||
частоты к объему выборки |
= |
|
. |
|
|
|
|||||
Статистическим |
распределением |
выборки |
|||||||||
называется перечень вариант |
|
вариационного ряда и |
|||||||||
(сумма всех |
|
им |
|
|
|
|
(сумма |
|
|
|
|
соответствующих |
частот |
|
всех частот |
||||||||
равна объему выборки |
|
) или относительных |
частот |
|
|||||||
|
относительных частот равна единице). |
|
|||||||||
Простым |
статистическим рядом |
называется |
|||||||||
таблица статистического распределения выборки. |
|
||||||||||
При большом числе измерений для удобства анализа статистического материала производится его
группировка – |
весь |
интервал полученных значений |
( −1; ) длиной |
|
71 |
признака X разбивается на равные частичные интервалы каждый. Значения, попадающие на
границу интервала, относят или к левому, или правому интервалу (в случае нечетного числа значений), так как при большом объеме выборке не имеет существенного значения к какому из интервалов отнесено большее число значений или и к левому, и к правому интервалам по половине их числа (в случае четного числа значений).
где: |
варианты выборки1; и1 |
|
2 |
; 2 |
|
; |
|
|
|
Полигоном частот |
называют ломаную, отрезки |
||||||
|
− . |
|
), ( |
|
|
), …, . ( |
|
), |
которой соединяют точки ( |
|
|
|
|
||||
соответствующие им
частоты
( |
|
), …, . ( |
|
), где: |
|
варианты |
|
1; 1 |
|
2 |
; 2 |
Полигоном относительных частот |
называют |
||||||
|
; |
|
− |
|
|
|
), |
||
ломаную, отрезки которой соединяют точки ( |
|
||||||||
выборки и соответствующие им относительные частоты .
72
При непрерывном распределении признака весь интервал, в котором заключены все наблюденные
значения признака, разбивают на ряд частичных
интервалов длины и находят сумму частот вариант, попавших в -ый интервал ( ).
Гистограмма частот – это ступенчатая фигура, состоящая из прямоугольников, основаниями которых
служат частичные интервалы длины |
|
, а высоты равны |
|||
|
|
|
|
|
|
отношению |
|
(плотность частоты). |
|
|
|
Площадь частичного -го прямоугольника равна |
|||||
сумме частот вариант, попавших |
в -ый интервал. |
||||
т. е. объему выборки . |
|
|
всех частот, |
||
Площадь гистограммы частот равна сумме |
|||||
73
Гистограмма относительных частот – это ступенчатая фигура, состоящая из прямоугольников,
основаниями которых служат частичные интервалы |
||
длины , а высоты равны отношению |
|
(плотность |
частоты). |
|
|
Площадь частичного n-го прямоугольника равна относительной частоте вариант, попавших в -ый интервал. Площадь гистограммы относительных частот равна сумме всех относительных частот, т. е. единице.
74 |
|
|
( ) |
|
Эмпирическая функция |
распределения |
|||
(функция распределения выборки) – это функция |
|
|
, |
|
частоту события X < : |
|
|
|
относительную |
||||
определяющая для каждого значения |
|
|||||||
|
− |
( ) = |
|
, |
|
|
|
|
|
объем выборки. |
|
|
|
||||
где: |
− |
число вариант, меньших |
|
; |
|
|
||
|
|
|
|
|||||
ЗАДАЧИ
1. Выборка задана в виде распределения частот:
|
|
5 |
2 |
3 |
|
10 |
|
|
4 |
7 |
8 |
|
12 |
Найти распределение |
|
|
|
|
||
относительных частот. |
|
|||||
2. Найти и построить эмпирическую функцию по данному распределению выборки:
|
2 |
5 |
7 |
8 |
1 |
3 |
2 |
4 |
|
|
|
|
|
|
3. Построить полигон частот по данному распределению выборки:
75
|
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
25 |
10 |
15 |
30 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
4. Построить полигон относительных частот по данному распределению выборки:
|
|
|
|
|
1 |
|
|
4 |
5 |
|
8 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
0,15 |
|
|
0,25 |
0,3 |
|
0,2 |
|
0,1 |
|
|
|
5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построить |
гистограмму |
частот по |
данному |
|||||||||||
распределению выборки: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
номер |
частичный |
сумма частот вариант |
||||||||||
|
|
интервала |
интервал |
частичного интервала |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
7 |
|
5 |
|
|
|
|
||
|
|
2 |
|
7 |
|
|
12 |
|
10 |
|
|
|
|
||
|
|
3 |
|
12− |
17 |
|
25 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
17 |
|
− |
22 |
|
6 |
|
|
|
|
||
|
|
5 |
|
22 |
|
− |
27 |
|
4 |
|
|
|
|
||
6. Построить гистограмму относительных частот по данному распределению выборки:
номер |
частичный |
сумма частот вариант |
||
интервала |
интервал |
частичного интервала |
||
|
|
|
+1 |
|
1 |
10 |
|
15 |
2 |
2 |
15 |
|
20 |
4 |
3 |
20 |
– |
25 |
8 |
4 |
25 |
30 |
76 |
|
– |
4 |
|||
5 |
30 |
– |
35 |
2 |
ЗАНЯТИЕ 18
ЭЛЕМЕНТЫ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ
ТОЧЕЧНЫЕ ОЦЕНКИ
Точечная оценка – это статистическая оценка, которая определяется одним числом.
Несмещенной называют точечную оценку, математическое ожидание которой равно оцениваемому параметру при любом объеме выборки.
Несмещенной оценкой генеральной средней (математического ожидания) служит выборочная
средняя: |
в = |
1 |
, |
|
|||
|
|
|
=1 |
где: − варианта выборки; |
|||
− частота варианты |
; |
||
= |
− объемвыборки. |
||
=1 |
|
|
|
Несмещенность означает отсутствие систематической ошибки (ошибки одного и того же знака) при повторных применениях алгоритма.
77
Смещенной называют точечную оценку, математическое ожидание которой не равно оцениваемому параметру.
Смещенной оценкой генеральной дисперсии
служит выборочная дисперсия1 :
в = ( − в )2 .
=1
Если первоначальные варианты не являются равноотстоящими, а весь интервал поделен на несколько равных, длины , частичных интервалов, то при вычислении выборочной дисперсии для уменьшения ошибки, вызванной группировкой (особенно при малом числе интервалов), делают
поправку Шеппарда, вычисляя1дисперсию по формуле:
в′ = в − 12 2 .
Несмещенной оценкой генеральной дисперсии
служит исправленная выборочная дисперсия:
2 = − 1 в .
При выборке малого объема точечная оценка может значительно отличаться от оцениваемого параметра.
78
Метод произведений вычисления выборочных средней и дисперсии
1) Равноотстоящие варианты
Выборка задана в виде распределения равноотстоящих вариант и соответствующих им частот. Выборочные среднюю и дисперсию удобно находить по
формулам: |
|
|
|
2 2 |
||||
где: |
|
вшаг= (1разность+ , |
междув = ( 2двумя− ( 1)соседними) , |
|||||
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
вариантами); |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
ложный нуль (варианта, которая имеет |
||||
наибольшую частоту); |
|
|
||||||
|
|
|
∑ |
|
|
|
|
|
1 |
= |
|
|
|
−условный моментпервогопорядка; |
|||
|
|
|
∑ 2 |
|
|
|
||
2 |
= |
|
|
|
− условный момент второгопорядка; |
|||
= |
|
− |
− условная варианта. |
|
||||
|
|
|
||||||
2) Неравноотстоящие варианты
Интервал, в котором заключены все варианты выборки, делят на несколько равных, длины , частичных интервалов. Каждый частичный интервал должен содержать не менее 8-10 вариант. Затем находят середины частичных интервалов, которые образуют
79
последовательность равноотстоящих вариант. В качестве частоты каждой середины интервала принимают сумму частот вариант, которые попали в соответствующий частичный интервал. Для уменьшения ошибки, вызванной группировкой (особенно при малом числе интервалов), делают поправку Шеппарда.
Метод сумм вычисления выборочных средней и дисперсии
Выборка задана в виде распределения равноотстоящих вариант и соответствующих им частот. Выборочные среднюю и дисперсию вычисляют по
формулам: |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|||
где: |
вшаг= (1разность+ , |
междув = ( 2двумя− ( 1)соседними) , |
||||||||||
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вариантами); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
ложный |
нуль |
(варианта, которая имеет |
||||||||
наибольшую частоту). В качестве |
|
можно взять любую |
||||||||||
варианту, |
расположенную |
примерно |
|
в |
середине |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
столбца. |
|
В клетках строки, содержащей ложный нуль, |
||||||||||
записывают |
нуль. |
Записывают |
нули |
в |
следующем |
|||||||
столбце над и под уже помещенным нулем. |
|
|
||||||||||
80
