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

САПР / M1 / 52-53

.RTF
Скачиваний:
10
Добавлен:
10.12.2013
Размер:
18.79 Кб
Скачать

Тем не менее, полезно знать, что в некоторых практически важных случаях ошибки распределены по другим законам. Так, довольно часто измеряемая ве­личина существенно неотрицательна, причем в опытах могут получаться значе­ния, очень близкие к нулю, но величина меньше нуля получиться не может. Здесь принятие нормального закона распределения ошибок может существенно исказить картину. Нормальный закон предполагает возможность заметных от­рицательных отклонений. Но если истинное значение à близко к нулю, то отрица­тельное отклонение, превосходящее -а, невозможно.

В таких измерениях чаще встречается логарифмически-нормаль­ное распределение: нормально распределена ошибка не самой величины, а ее логарифма.

В вероятностных задачах, не относящихся к теории ошибок, часты и другие законы распределения-например, те, которые описаны в разделе 13.

Числовые характеристики. Закон распределения дает исчерпы­вающую информацию о случайной величине: поскольку она случай­на, ничего большего, чем распределение вероятностей, о ней зара­нее сказать нельзя. Но для многих задач это-слишком сложная информация. Зачастую исследователю достаточно знать о случай­ной величине, какова она в среднем и насколько сильно ее значе­ния разбросаны относительно этого среднего. Такие сведения со­держатся в ч и с л о в ы х х а р а к т е р и с т и к а х с л у ч а и н о и в е л и ч и н ы.

Первая важнейшая числовая характеристика определяет среднее значение случайной величины. Ее называют мате­матическим ожиданием, илииногдапростосреднимзна- чением. Математическое ожидание Ì(è), как нетрудно показать, является обобщением понятия среднее арифметическое. Оно полу­чается сложением всех возможных значений случайной величины (от -оо до +оо), причем каждое значение умножается на соот­ветствующую ему вероятность. Для дискретной величины

-Òåõ)

Ì(è)=*èÐ(è=è) (5.9)

è=-Õ

Для непрерывной случайной величины сложение заменяется ин­тегрированием

-* ñî

Ì (è) = * è! (ö) àè (5 10)

-00

Вторая числовая характеристика-дисперсия-определяет с р е д н и и р а з б р о с значений случайной величины относитель­но ее математического ожидания (точнее, среднее значение квад­рата разброса). Дисперсия Ñ (*) вычисляется по следующим формулам: для дискретной случайной величины

-*îî

Ñ (è) = * \.è-Ì (èÓÐ (è = è) (5. 11)

Ö »-(Þ

52

для непрерывной случайной величины

+°°

0(è)=\!è-Ì(.è)\*Êè)<1è (5.12)

-äà

Пример 5.2. Случайные величины с разными математическими ожиданиями и дисперсиями.

Масса гири аналитического разновеса - величина случайная: как бы хоро­шо ее ни изготовили, она на какую-то малую величину отклонится от номиналь­ного значения. Если гири изготовлены правильно, то можно считать, что мате­матическое ожидание массы равно номиналу. Таким образом, математическое ожидание для однограммовой гири в 10 раз меньше математического ожидания для 10-граммовой гири.

Масса гири технического разновеса-тоже случайная величина, и ее ма­тематическое ожидание тоже равно номиналу. Но дисперсия в этом случае во много раз больше: для гири с номиналом 1 г допустимы значительно большие отклонения от этого значения, чем для гири 1 г аналитического разновеса.

Квадратный корень из дисперсии есть среднее квадрати- ческое отклонение случайной величины. Если речь идет о случайной ошибке, то это-средняя квадратическая о ш и б к а.

Для нормально распределенной случайной величины 1см. урав­нение (5.7)] математическое ожидание равно а, дисперсия равна о'. Часто дисперсию любой случайной величины обозначают î'. Для среднего квадратического отклонения соответственно приме­няют обозначение (т

î(è)==)/*Ñ* (5.13)

Основные свойства математического ожидания и дисперсии оп­ределяются рядом теорем, которые здесь приводятся без доказа­тельств.

Математическое ожидание неслучайной величины А (величины, которая всегда имеет одно и то же значение) равно А

Ì (À) = À (5. 14)

При сложении случайной и неслучайной величин неслучайное слагаемое можно вынести из-под знака математического ожидания.

Ì(À+è)=À+Ì(è) (5.15)

Это свойство позволяет рассматривать математическое ожидание ряда измерений как сумму истинного значения À и математическо­го ожидания ошибки Т, причем, если отсутствует систематическая ошибка, то Л*(Т)=0. В теории ошибок обычно отождествляют математическое ожидание и истинное значение.

Свойство, аналогичное предыдущему, существует и для произ­ведения

Ì(Àè)=ÀÌ(è) (5.16) 53

Соседние файлы в папке M1