- •Часть 2. Математическая статистика
- •Тема 1: выборочный метод
- •Задачи для самостоятельного решения:
- •Тема 2: статистические оценки параметров
- •Задачи для самостоятельного решения:
- •Тема 3: статистическая проверка гипотез
- •Задачи для самостоятельного решения:
- •Тема 4: корреляционно-регрессионный анализ
- •Лабораторный практикум по математической статистике
- •Рекомендации к выполнению задачи №1:
- •Проверка гипотезы о равномерном распределении.
Задачи для самостоятельного решения:
16.1
В
первой случайной репрезентативной
выборке объема 400
положительный ответ дали 300
опрошенных, а во второй случайной
репрезентативной выборке объема 600
положительный ответ дали 500
опрошенных. Укажите доверительные
границы для долей (вероятностей
положительного ответа в соответствующих
генеральных совокупностях) с доверительной
вероятностью 0,95
и проверьте гипотезу о равенстве долей
(уровень значимости
=0,05).
16.2
Для
двух независимых выборок объемов
=100
и
=200
даны выборочные средние арифметические
=13,7
и
=12,1,
средние квадратические отклонения
=7,3
и
=2,5.
Укажите доверительные границы для
математических ожиданий (с доверительной
вероятностью 0,95)
и проверьте гипотезу о равенстве
математических ожиданий с помощью
критерия Крамера-Уэлча (уровень значимости
=0,05).
16.3 При уровне значимости 0,05 проверьте гипотезу об однородности двух выборок по следующим данным:
|
|
12 |
14 |
15 |
18 |
21 |
26 |
27 |
30 |
31 |
32 |
35 |
|
|
38 |
41 |
43 |
46 |
48 |
56 |
57 |
60 |
65 |
68 |
73 |
|
|
11 |
16 |
19 |
20 |
23 |
26 |
29 |
33 |
36 |
39 |
42 |
45 |
|
|
49 |
52 |
55 |
58 |
61 |
66 |
68 |
69 |
72 |
74 |
75 |
76 |
-
варианты первой выборки;
- варианты второй выборки.
Тема 4: корреляционно-регрессионный анализ
Корреляционно-регрессионный
анализ
– это статистический метод анализа
выборочных наблюдений, предназначенный
для выявления взаимосвязи между
количественными признаками. Предполагается,
что на формирование средних значений
результативного признака
возможно оказывают влияние факторные
признаки
.
При этом наблюдения над признаком
должны быть независимыми, выборочная
совокупность должна быть достаточно
однородной в отношении изучаемого
признака и подчиняться нормальному
закону распределения вероятностей по
результативному и факторным признакам.
Задача состоит в том, чтобы:
определить, какое влияние оказывают факторные признаки на результативный признак, насколько тесно они связаны между собой (корреляционный анализ);
установить аналитическое выражение связи, выбрать наилучшую модель (регрессионный анализ).
Строится
статистическая модель:
ε,
где
–
наблюдаемые значения результативного
признака;
–
аналитическое выражение для определения
средних значений признака
;
ε– случайные отклонения.
Линейный регрессионный анализ заключается в подборе прямой для набора наблюдений с помощью метода наименьших квадратов. Линейная статистическая модель имеет вид:
ε,
где
,
,…,
– параметры уравнения регрессии;ε
– случайное
отклонение.
По
выборке находят оценки
параметров
.
Тогда функция регрессии будет иметь
вид:
.
Факторные признаки могут иметь различные единицы измерения. Чтобы избежать суммирования величин разной размерности функцию регрессии представляют в стандартизированном масштабе:
,
где
,
- стандартизированные перемен-
ные,
- стандартизированные коэффициенты
регрессии.
Стандартизированный
коэффициент регрессии
показывает, на какую часть своего
среднего квадратического отклонения
изменится результативный признак
,
если фактор
увеличится на
при неизменном влиянии прочих факторов
модели. Связь коэффициентов множественной
регрессии
со стандартизированными коэффициентами
описывается соотношением:
.
Для
того чтобы выяснить, насколько процентов
в среднем изменится результативный
признак
,
если факторный признак
увеличится на1%
от своего среднего уровня при неизменных
значениях остальных факторов, рассчитывают
средние
коэффициенты
эластичности:
.
Коэффициенты
эластичности и стандартизированные
частные коэффициенты регрессии можно
использовать для ранжирования факторов
по силе влияния на результат. Чем больше
величина
или
,
тем сильнее влияет фактор
на результат
.
Качество
модели регрессии
связывают с адекватностью модели
наблюдаемым (эмпирическим) данным и
осуществляют на основе анализа остатков:
,
где
-i-ое
наблюдаемое значение результативного
признака,
- рассчётноеi-ое
значение результативного признака,
полученное на основе функции регрессии.
Отношение
(дисперсии признака
,
«объясненную» уравнением регрессии) к
общей дисперсии результативного признака
называюткоэффициентом
детерминации:
,
где
- дисперсия остатков. Проверказначимости
уравнения
регрессии
осуществляется с помощью критерия
Фишера: выдвигают основную гипотезу
:
о незначимости уравнения в целом и
альтернативную ей гипотезу
:
о значимости уравнения. Эмпирическое
значение
-статистики:

сравнивают
с критическим значением
,
где
=0,05
– уровень значимости;
,
- степени свободы распределения
Фишера-Снедеккора. Если
,
то гипотезу о незначимости отвергают.
Оценку качества построенной модели дает также средняя ошибка аппроксимации:
.
Допустимый
предел значений
- не более 8-10%.
Для
количественной оценки взаимосвязи двух
наборов данных, представленном в
безразмерном виде, используется парный
коэффициент
корреляции
:
,
где
- ковариация факторов
и
,
и
-
выборочные средние квадратические
отклонения этих факторов.
При
построении уравнения множественной
регрессии может возникнуть проблема
мультиколлинеарности
факторов,
их тесной линейной связанности. Считается,
что две переменные явно коллинеарны,
если
.
Рассмотрим более подробно однофакторные модели.
Статистическая
оценка средних значений результативного
признака
в зависимости от различных значений
факторного признака
называетсяпарной
регрессией:
.
Различают линейные и нелинейные
регрессии.
Линейная
регрессия:
ε.
Нелинейные регрессии делятся на два класса: регрессии, нелинейные относительно включённые в анализ объясняющих переменных, но линейные по оцениваемым параметрам, и регрессии, нелинейные по оцениваемым параметрам, и регрессии, нелинейные по оцениваемым параметрам. Обычно используются функциональ-ные зависимости следующих видов:
полиномы
ε;гипербола
ε;степенная
ε;показательная
ε;экспоненциальная
ε;полулогарифмическая
ε;обратная
.
Так
как рассматриваются два признака, то
их наблюдаемые значения
можно представить в виде точек на
плоскости. Полученное множество точек
(«облако точек») называетсякорреляционным
полем.
Визуальный анализ расположения этого
«облака» позволяет сформулировать
гипотезу о наличии и форме связи между
признаками.
Для
оценки тесноты линейной
связи
между факторным и результативным
признаками
и
вычисляютвыборочный
коэффициент корреляции:
.
Для
линейной однофакторной модели
ε
оценки
параметров
можно найти с помощью одного из следующих
инструментов:
статистической функции ЛИНЕЙН, Excel. Предварительно выделите область пустых ячеек 5
2
(5 строк, 2 столбца). После введения
аргументов функции (известных значений
,
известных значений
,
константа=1, стат=1), чтобы раскрыть всю
таблицу, нажмите на клавишу<F2>,
а затем – на комбинацию клавиш
<CTRL>+<SHIFT>+<ENTER>.
Регрессионная статистика будет выведена в следующем порядке:
|
Оценка
параметра
|
Оценка
параметра
|
|
Среднеквадратическое
отклонение
|
Среднеквадратическое
отклонение
|
|
Коэффициент
детерминации
|
Среднеквадратическое
отклонение
|
|
|
Число степеней свободы |
|
Регрессионная сумма квадратов |
Остаточная сумма квадратов |
выделение линии тренда, добавленной в точечную диаграмму. Информация о значениях оценок параметров отображается на диаграмме при установлении соответствующих флажков на закладке Параметры (щелкните по кнопке OK, чтобы получить оценку уравнения регрессии и поместить на диаграмму величину достоверности аппроксимации
).инструмента «Анализ данных» - «Регрессия». Помимо результатов регрессионной статистики, дисперсионного анализа и доверительных интервалов, можно получить остатки и графики подбора линии регрессии, остатков и нормальной вероятности.











-статистика