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

Nedelko_Sport_metrolog

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
03.05.2015
Размер:
1.12 Mб
Скачать

Генеральноесреднеесвероятностью0,95 покрываетсяинтервалом

(61,6; 63,4).

2.СРАВНЕНИЕСРЕДНИХПОКРИТЕРИЮСТЬЮДЕНТА

Впрактикетренерачастоприходитсясталкиватьсясосравнением среднихрезультатовдвухгруппспортсменов. Этосравнениеимеетцельюотделитьвлияниенарезультатсущественногофактора(уровняпрофессиональнойготовностиспортсменакучастиювсоревнованиях) от неизбежного присутствия элемента случайности. Рассмотрим три варианта:

сравнениедвухбольшихгрупп(n > 30) илиоднойбольшойиодной

малойгруппы(n ≤ 30) спопарнонезависимымизначениями; сравнениедвухмалыхгруппспопарнонезависимымизначениями; сравнениедвухмалыхгруппспопарнозависимымизначениями. Схема сравнения средних предполагает вычисление в каждом из

указанных случаев наблюдаемого значения критерия Стьюдента tнабл и сопоставлениеегоскритическимзначениемtкр, определяемымпотаблице(приложение4), гдеприведенызначенияtкр длятрехуровнейдоверительнойвероятностиγ = 0,95; 0,99; 0,999. Приэтомвозможныследующиеслучаисоотношенияtнабл иtкр, отображенныенасхемаха, б, виг

(рис. 2).

Вслучаяха, б, врасхождениесреднихследуетпризнатьзакономернымпоІ, ІІ, ІІІпорогунадежностисоответственно. Вслучаеграсхождениесреднихнеобходимосчитатьнесущественным.

tкр0,95

tкр0,99

tкр0,999

tкр0,95

tкр0,99

tкр0,999

 

 

t

 

 

t

 

tнабл

 

 

 

tнабл

 

а

 

 

б

 

tкр0,95

tкр0,99

tкр0,999

tкр0,95

tкр0,99

tкр0,999

 

 

t

 

 

t

 

 

tнабл

tнабл

 

 

 

в

 

 

г

 

Рис. 2. Схемысоотношенияtнабл иtкр

12

НаблюдаемоезначениекритерияСтьюдентаtнабл присравнениидвух группдлятрехописанныхслучаевопределяетсяпоформулам:

 

tнабл =

 

 

 

x y

 

 

;

 

(2.1)

 

 

 

 

 

 

S 2

 

 

S y2

 

 

 

 

 

 

x

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nx

ny

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tнабл =

x y

 

 

 

 

 

 

nxny (nx + ny 2)

;

(2.2)

Sx2 (nx 1) + S y2 (ny 1)

 

 

 

 

nx + ny

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tнабл = z n(n 1) .

 

(2.3)

 

 

n

 

z )2

 

 

 

 

(zi

 

 

i=1

Вформулах(2.1), (2.2) x , y – средниевгруппах; Sx2 , Sy2 – диспер-

 

1

n

сиигрупп; nx , ny – объемыгрупп; вформуле(2.3) zi = xi yi; z =

zi,

 

 

n i =1

п – объем группы.

Лабораторнаяработа№2

Задание1. Определитьразличиевскоростно-силовойподготовке спортсменов-спринтеров по их результатам в тройном прыжке. (Две большиегруппыспопарнонезависимымизначениями. Исходныеданные– приложение2, табл. 1).

Задание2. Определитьлучшуюгруппуспортсменовпопоказателю частоты сердечных сокращений (ЧСС) в состоянии покоя (Две малыегруппыспопарнонезависимымизначениями. Исходныеданные– приложение2, табл. 2).

Задание 3. Определить значимость различий в показателях количества подтягиваний на перекладине в группе спортсменов до начала и в конце периода тренировок силового характера (Две малые группы

13

с попарнозависимымизначениями. Исходныеданные– приложение2, табл. 3).

Пример выполнения лабораторной работы № 2

Задание 1

Результатывтройномпрыжке:

 

nx

Sx

y

ny

S y

x

870 см 46 21,5 см 915 см 39 27,2 см

Подсчитаем наблюдаемое значение критерия Стьюдента tнабл по формуле

tнабл =

 

 

x y

 

 

=

870

915

= 8,35 .

 

 

Sx2

+

Sy2

21,52

+

27,22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46

39

 

 

nx

ny

 

 

 

Числостепенейсвободы k = nx + ny

2 = 46 + 39 2 = 83 .

По таблице значений tγ

 

(приложение 4) найдем tγ = t(γ; k )=

= t(0,999; 80)= 3,418.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку tнабл = 8,35 > tγ

= 3,418, делаем вывод о том, что разли-

чиевскоростно-силовойподготовкедвухгруппспортсменовсуществен- но. Втораягруппаспортсменов, где y = 915 см, наданныймоментготова лучше, чем первая, где x = 815 см.

Задание 2

РезультатыизмеренияЧСС(уд./мин):

xi

70

72

73

68

69

nx

= 5

yi

81

69

75

80

82

ny

= 5

ВычислениенаблюдаемогозначениякритерияСтьюдентаtнабл проведемпоформуле

tнабл =

x y

 

nxny (nx + ny 2)

.

Sx2 (nx 1) + Sy2 (ny 1)

nx + ny

 

 

 

14

x = 15 (70 + 72 + 73 + 68 + 69)= 70,4;

Sx2 = 15 ((70 70,4)2 + (72 70,4)2 + (73 70,4)2 + (68 70,4)2 +(69

70,4)2 )= 3,44;

 

y =

1

(91+ 69 + 75 + 80 + 82)= 77,4 ;

 

 

 

 

 

 

5

 

((8177,4)2 + (69 77,4)2

 

 

 

 

S y2 =

1

+ (75 77,4)2

+ (80 77,4)2 + (82

 

 

 

5

 

 

 

 

77,4)2 )= 23,44.

 

 

 

 

Такимобразом, tнабл =

70,4 77,4

×

 

 

 

 

 

 

 

 

3,44 (5

1) + 23,44 (5 1)

×

5 5 (5 + 5 2) = 3,02.

 

 

 

 

5 + 5

 

 

 

 

Числостепенейсвободы k = nx

+ ny 2 = 5 + 5 2 = 8.

 

По таблице значений tγ (приложение 4)

найдем tγ = t(γ; k )=

= t(0,95; 8)= 2,37. Таккак tнабл = 3,02 > tγ = 2,37 , делаемвывод, чторазличиевсредних x = 70,4 < y = 77,4 являетсясущественнымпопервомупорогунадежности(γ = 0,95).

Задание 3

Результатыподтягиваниянаперекладине:

 

xi

10

11

12

11

15

 

n = 5

 

 

yi

12

14

10

12

13

 

n = 5

 

НаблюдаемоезначениекритерияСтьюдентаtнаблвычислимпоформуле

 

 

 

 

 

tнабл = z n (n 1)

,

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(zi z)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i =1

 

 

 

 

 

1

n

 

 

где zi = xi yi, z =

 

zi .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n i =1

 

 

15

Составимтаблицу.

xi

yi

zi

zi

z

( zi

z

)2

1

10

11

–1

–0,8

0,64

2

11

14

–3

–2,8

7,84

3

12

10

2

2,2

4,84

4

11

12

–1

–0,8

0,64

5

15

13

2

2,2

4,84

Σ

59

60

–1

 

 

18,8

Находимгрупповыесредние:

 

5

 

1

 

 

 

 

 

1

5

1

 

 

x =

1

xi =

59 = 11,8;

y =

yi =

60

= 12,0;

 

5

 

5

 

5 i=1

 

 

 

 

 

5 i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

5

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

=

1

zi =

(1)

= −0,2 .

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 i=1

 

 

 

 

 

 

Врезультатеполучим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tнабл

=

0,2

5 (5 1) = 0,21.

 

 

 

 

 

 

 

18,8

 

 

 

 

 

Определим число степеней свободы по формуле k = 2(n 1)= = 2(5 1)= 8.

По таблице значений tнабл (приложение 4) найдем tγ = t(γ; k )=

= t(0,95; 8)= 2,37.

Заметим, что tнабл = 0,21 < tγ = 2,37 .

Это означает, что существенных различий в среднем количестве подтягиванийдотренировочногоцикла(x = 11,8) ипосленего( y = 12,0)

не обнаружено. Это может свидетельствовать, например, о неэффективноститренировочногопроцесса.

3.ТЕОРИЯКОРРЕЛЯЦИИ

Вспорте, в спортивной команде и в организме спортсмена существуетмноговзаимосвязеймеждуразличнымипризнаками. Например,

сувеличением количества занимающихся в каком-либо виде спорта

16

повышаются результаты; осложнения во взаимоотношениях между игрокамиоднойкомандыухудшаетеерезультативность; сповышением интенсивностинагрузкиуспортсменаповышаетсяпульс, увеличиваетсяскоростькровотокавработающихмышцах, уменьшаютсявнихэнергетические ресурсы и т. д.

СуществуютдвавидасвязимеждупеременнымиX иY: функциональная Y = f (X ), прикоторойкаждомузначениюX соот-

ветствуетединственноезначениеY;

статистическая, при которой на формирование переменных Y и X оказываютвлияниеразличныефакторы. Приэтомсредифакторовесть такие, которые одновременно влияют на переменную X и на переменную Y. В этом случае одному значению переменной X могут соответствоватьнесколькозначенийпеременнойY.

Частным случаем статистической зависимости является корреляционнаязависимость. ВэтомслучаекаждомузначениюX соответствует единственное значение среднего переменной Y: yx = f (x) или

xy = ϕ(y). Последниеуравненияназываютсяуравнениямирегрессии.

Теория корреляции ставит перед собой две задачи. Первая – установитьформукорреляционнойзависимости, тоестьопределитьконк-

ретныйвидфункций f (x) и ϕ(y). Вторая– определитьсилуилитесноту

корреляционнойсвязи.

Решениепервойзадачиначинаетсяспостроениякорреляционного поля– графика, накоторомввидеточекпоказаныпарызначенийY иX, полученныеврезультатеэксперимента.

Корреляционноеполеможетвыглядетьтак, какпоказанонарис. 3.1.

y

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

а

0

 

б

 

0

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.1. Различныевидыкорреляционныхполей:

а, б – связь между переменными х и у скорее всего есть; в – связь отсутствует

17

Еслиустановлено, чтомеждупеременными Y иX имеетместолинейнаязависимость, тоуравнениерегрессииможнозаписатьввиде

 

(xi x)(yi y)

 

y = y +

i

(x x);

(3.1)

(xi x)2

 

i

 

 

x = x +

∑(xi x)(yi y)

(y y).

(3.2)

i

 

 

 

 

∑(yi y)2

 

 

 

i

В формулах (3.1), (3.2) xi, yi – пары экспериментальных значений переменныхY иX; x , y – средниезначенияX иY соответственно.

Прямые, построенные по уравнениям (3.1) и (3.2), пересекаются в точке A(x, y).

ВопрососилеилитеснотелинейнойкорреляционнойсвязирешаетсяспомощьюкоэффициентакорреляцииПирсонаrxy иранговогокоэффициента Спирмена rs. Первому из них отдается предпочтение в случае, еслиизвестно, чтовыборочныеэкспериментальныеданныеподчиненынормальномузаконураспределения. Обакоэффициентаизменя-

ютсявпределахот (1) до (+ 1). Чемближекоэффициентыпомодулю

кединице, темболеесильнойявляетсялинейнаязависимость. Принято считать, чтоеслиуказанныекоэффициенты помодулюменьше0,3, то линейная связь между переменнымиX и Y весьма слаба. Однако заметим, близостькоэффициентовкнулюуказываетлишьнаотсутствиелинейнойсвязи. Можетслучиться, чтосвязьсуществует, ноносит, например, нелинейныйхарактер.

Величиныкоэффициентовкорреляциивычисляютсяпоформулам

∑(xi x )(yi y)

rxy =

i

,

(3.1)

∑(xi x )2

 

∑(yi y)2

 

 

i

i

 

18

6(dxi dyi )2

rs = 1

i

 

,

(3.2)

n n2

 

 

1

 

где dxi, dyi – ранги переменных X и Y; n – объем выборки.

Приведемпримервычисленияранговогокоэффициентакорреляции rs. Основныевычисления сведены втабл. 3.1.

Таблица 3.1

xi

x

dxi

yi

y

dyi

dxi dyi

(dxi dyi )2

702

1

1

9,1

1

1

0

0

730

2

2

9,6

2

2

0

0

790

3

3

9,8

3

3

0

0

795

4

4

10,1

4

4

0

0

802

5

5

10,5

6

6,5

–1,5

2,25

820

6

6

10,5

7

6,5

–0,5

0,25

821

7

7

10,3

5

5

2

4,0

890

8

8

10,7

8

8

0

0

Σ

0

6,5

Замечание. В табл. 3.1 в столбце №у все значения yi пронумерованы в порядке возрастания. НаоснованииэтойнумерациииопределялисьрангипеременнойY.

Вычислимrs:

= − 6 6,5 =

r 1 0,92.

s

8(82 1)

 

Так как rs = 0,92 близок к единице, заключаем, что переменные X

и Y имеютсильнуюлинейнуювзаимосвязь.

Какправило, достоверностьнайденныхкоэффициентовкорреляции (существенностьихотличияотнуля) проверяютспривлечениемспециальныхтаблиц(приложение5).

Схемапроверкиследующая. Найденныекоэффициентысравниваются с критическими значениями из таблиц для трех уровней доверительнойвероятностиγ = 0,95; 0,99; 0,999. Еслинайденныйкоэффициент оказываетсябольшенаименьшеготабличного, токоэффициенткорреляциидостоверен; есликоэффициентоказываетсяменьшенаименьшего

19

табличного, тодостоверностьнайденногокоэффициентаподвергается сомнению.

Лабораторнаяработа№3

Задание1. Порезультатамтестированиягруппыспортсменовопределить, анализируякорреляционноеполе, существуетливзаимосвязь между показателем индекса Кетле (индекс массы тела) X и становой силыY.

Задание 2. Определить наличие взаимосвязи между показателем индекса Кетле X и становой силы Y у группы спортсменов с помощью расчетаранговогокоэффициентакорреляцииСпирменаикоэффициента корреляцииПирсона.

Задание 3. Найти уравнение регрессии для показателей индекса КетлеX истановойсилыY угруппыспортсменов. Провестиоценкукачества уравнения регрессии, вычисляя остаточные средние квадратическиеотклонения. Показатьпрямыерегрессиинарисунке.

Пример выполнения лабораторной работы № 3

Результатытестированияспортсменов(Сп).

X – индекс Кетле (кг/м2); Y – становая сила (кг).

Сп

A

B

C

D

E

F

G

H

X

19

21

23

24

25

29

30

32

Y

94

92

96

100

100

98

102

120

Задание 1

Строимкорреляционноеполеиграфикэмпирическойрегрессии, как показанонарис. 3.2.

Анализируякорреляционноеполеиграфикэмпирическойрегрессии, можно сделать вывод о том, что с увеличением индекса Кетле растет истановаясила. Предполагаем, чтоэтидвевеличинысвязываетлинейнаязависимость.

Задание 2

ВычисляемранговыйкоэффициенткорреляцииСпирменапоформуле

 

n

dyi )2

 

6∑(dxi

rs = 1

i =1

 

,

n (n2

 

 

1)

20

гдеdxi, dyi – рангипоперемен-

120

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ным X и Y; n – число пар зна-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = 0,42y – 17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чений(объемвыборки).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = 1,48x + 63

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составимтаблицуопреде-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ленияранговдляпеременных

110

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X и Y (табл. 3.2.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подсчитаем rs:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rs = 1

 

6 6,5

 

= 0,92 .

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8(82 1)

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как

rs = 0,92 весьма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

близоккединице, томеждупе-

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ременными X и Y существует

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

теснаяположительная линей-

0

 

20

25

 

 

30

 

 

 

 

ная корреляционная зависи-

 

 

Рис. 3.2. Корреляционноеполе:

мость.

 

 

 

 

 

Достоверностькоэффици-

 

1 – графикэмпирическойрегрессии;

 

 

 

2 и 3 – прямые линии регрессии

ентакорреляцииСпирмена(су-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щественность его отличия от нуля) проверим, сравнивая его с табличнымизначениямикритическихзначенийrs (приложение5). Втаблице

найдемкритическоезначение rsкр(γ; n)= rsкр(0,99; 8)= 0,881.

Таблица 3.2

xi

xi

dxi

yi

yi

dyi

dxi dyi

(dxi dyi )2

19

1

1

94

2

2

–1

1

21

2

2

92

1

1

1

1

23

3

3

96

3

3

0

0

24

4

4

100

5

5,5

–1,5

2,25

25

5

5

100

6

5,5

–0,5

0,25

29

6

6

98

4

4

2

4,0

30

7

7

102

7

7

0

0

32

8

8

120

8

8

0

0

Σ

0

6,5

Поскольку rs > rsкр, делаем вывод о том, что с вероятностью 0,99 найденныйкоэффициентранговойкорреляцииотражаетсуществующую взаимосвязьмеждуиндексомКетлеистановойсилой. Подобнуюзакономерностьможнораспространитьинагенеральнуюсовокупность.

21

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]