Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Щетініна О.К., павліченко А.А. Формування експе....doc
Скачиваний:
31
Добавлен:
10.11.2018
Размер:
3.89 Mб
Скачать

1.3.1. Оцінка параметрів закону розподілу

Після вибору відповідного виду розподілу проводиться оцінка його параметрів за допомогою методів максимальної правдоподібності або моментів. Оцінкою параметра називають його наближене значення, побудоване по вибірці спостережень.

У табл.2 представлено оцінки параметрів деяких наведених вище розподілів, що обчислюють по отриманим у результаті експерименту даним.

Таблиця 2

Дискретні і неперервні статистичні розподіли

Тип розподілу

Характеристики

розподілу

Оцінка

параметрів розподілу

за вибірковим даними

Пуассона

Нормальне (Гауса)

Логарифмічно нормальне

Експоненціальне



Перевага застосування типових законів розподілу складається в їхній добрій вивченості і можливості одержання консистентних, незміщених і ефективних оцінок параметрів.

1.3.1. Приклади побудови деяких законів розподілу

Приклад 1: побудова закону Пуассона за ЕД

Аналізуючи дискретну випадкову величину, для якої можливі значення повинні бути лише послідовними цілими числами, а вибіркові середнє і дисперсія мало відрізняються одне від одного, можна чекати, що ЕД будуть досить точно описуватися законом розподілу Пуассона.

У результаті проведення експерименту – реєстрації кількості значень згасання сигналу на частоті 1000 Гц каналу телефонної мережі – отримано емпіричний варіаційний ряд

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

42

156

294

403

410

329

225

157

54

17

8

4

1

Обсяг вибірки становить .

У припущенні про розподіл ознаки за законом Пуассона побудувати теоретичний закон розподілу досліджуваної ознаки.

Розв'язання: для знаходження теоретичного закону треба:

  • обчислити вибіркові середнє і дисперсію;

  • переконатися в тому, що вони мало відрізняються;

  • вибрати як параметр розподілу величину вибіркового середнього ;

  • обчислити теоретичні частоти за побудованим розподілом Пуассона.

Досліджувана ознака – кількість значень загасань сигналу – приймає лише послідовні цілочисельні значення.

Обчислимо вибіркові середнє і дисперсію:

Оскільки і приблизно рівні, то ми маємо підстави припустити, що дана вибірка розподілена за законом Пуассона (7) з параметром

, де . (16)

Величина коефіцієнта варіації (15)

також свідчить про те, що експериментальний розподіл може бути близьким до розподілу Пуассона (див. табл.1).

Обчислимо теоретичні частоти , (нагадаємо, що значення функції Пуассона (7) у випадку (16) знаходять у додатку 1 при ).

Для обчислення теоретичних частот за побудованим законом розподілу зручно розташувати допоміжні розрахунки у вигляді табл.3.

Таблиця 3

Розрахунок теоретичних частот за законом Пуассона

0

0,0183

38,43

38

42

1

0,0733

153,93

154

156

2

0,1465

307,65

308

294

3

0,1954

410,34

410

403

4

0,1954

410,34

410

410

5

0,1563

328,23

328

329

6

0,1042

218,82

219

225

7

0,0595

124,95

125

157

8

0,0298

62,58

63

54

9

0,0132

27,72

28

17

10

0,0053

11,13

11

8

11

0,0019

3,99

4

4

12

0,0006

1,26

2

1

0,9997

2100

2100

На рис.15 наведено полігони емпіричних і теоретичних частот даного розподілу.

Рис.15 Порівняння теоретичнх і емпіричних частот

Слід зазначити, що сума ймовірностей всіх можливих значень із другого стовпця табл.3 незначно відрізняється від одиниці, а при знаходженні теоретичних частот шляхом округлення величин для останнього значення замість 1 прийнято 2, оскільки сума теоретичних і експериментальних частот повинні збігатися.

Приклад 2: побудова показникового закону за ЕД

На АТС отримано інтервальний розподіл часу обслуговування 60 заявок:

0–5

5–10

10–15

15–20

20–25

25–30

30–35

30

16

7

3

2

1

1

Тут – час обслуговування одного клієнта; – кількість клієнтів, які були обслужені за час . Загальна кількість заявок складає обсяг вибірки .

У припущенні про розподіл ознаки за показниковим законом побудувати теоретичний закон розподілу досліджуваної ознаки.

Розв'язання: для обчислення вибіркових середнього і середнього квадратичного відхилення варто спочатку перейти до дискретного розподілу, взявши за можливі значення середини статистичних інтервалів:

2,5

7,5

12,5

17,5

22,5

27,5

32,5

30

16

7

3

2

1

1

Для величин середнього і середнього квадратичного відхилення відсутнє повний збіг їхніх значень , але спробуємо все-таки обчислити теоретичні частоти за допомогою показникового закону (12) з параметром

.

Значення коефіцієнта варіації (15)

близько до одиниці і тому можна висунути гіпотезу про розподіл ознаки за експоненціальним законом.

Функція і щільність розподілу мають вигляд

(17)

(18)

Теоретичні частоти обчислюємо на основі щільності ймовірності (18) , тут – довжини інтервалів розподілу (див. табл.4).

Таблиця 4

Розрахунок теоретичних частот

2,5

0,0987

29,61

30

30

7,5

0,049

14,7

15

16

12,5

0,0243

7,29

7

7

17,5

0,0121

3,63

4

3

22,5

0,006

1,8

2

2

27,5

0,003

0,9

1

1

32,5

0,0015

0,45

1

1

0,1946

60

60

Помітимо, що, незважаючи на деяку відмінність значень середнього і середнього квадратичного відхилення, теоретичні і емпіричні частоти майже збігаються (див. рис.16).

Рис.16. Гістограми теоретичних і емпіричних частот

Приклад 3: побудова нормального закону за ЕД за допомогою функції розподілу

ВТК перевірив час обробки (у хвилинах) 200 деталей. У результаті отримано вибірку, яка задана інтервальним розподілом:

0–2

2–4

4–6

6–8

8–10

10–12

12–14

2

12

44

92

38

11

1

У припущенні про нормальний розподіл вибіркової сукупності побудувати теоретичний закон досліджуваної ознаки на основі функції розподілу.

Розв'язання: емпіричні частоти влучення в інтервал задано, визначимо теоретичні частоти, припускаючи, що генеральна сукупність розподілена за нормальним законом.

Весь інтервал спостережених значень випадкової величини (вибірки обсягу ) уже розбито на часткових інтервалів однакової довжини. Аналогічно прикладу 2 перейдемо до середин часткових інтервалів:

1

3

5

7

9

11

13

2

12

44

92

38

11

1

Обчислимо і .

Значення коефіцієнта варіації свідчить про те, що можна висунути гіпотезу про розподіл ознаки за нормальним законом (див. табл.1).

Параметри розподілу є такими ; , тоді . Теоретична функція розподілу і щільність ймовірності мають вигляд

, (19)

. (20)

Для побудови теоретичних частот на основі функції розподілу , яка визначається формулою (19), варто спочатку обчислити умовні варіанти і , потім по таблицях (додаток 3), що складено для функції Лапласа , знайти і . Теоретичні частоти визначають за формулою , причому самі значення теоретичних частот зазвичай округляють до цілих чисел, щоб одержати обсяг вибірки . Обчислення зручно представити у вигляді табл.5.

Таблиця 5

Розрахунок теоретичних частот

0–2

2

-2,443

-3,442

-0,4927

-0,4997

1,39

1

2–4

12

-1,444

-2,443

-0,4251

-0,4927

13,52

14

4–6

44

-0,445

-1,444

-0,1736

-0,4251

50,30

50

6–8

92

0,5544

-0,445

0,2088

-0,1736

76,48

77

8–10

38

1,5534

0,5544

0,4394

0,2088

46,12

46

10–12

11

2,5524

1,5534

0,4948

0,4394

11,08

11

12–14

1

3,5514

2,5524

0,4998

0,4948

1,00

1

200

200

Спостерігається деяка розбіжність емпіричних і теоретичних частот ( рис.17).

Рис.17. Гістограми теоретичних і емпіричних частот

Приклад 4: побудова нормального закону за ЕД за допомогою щільності розподілу

Побудуємо теоретичні частоти для ЭД з прикладу 3, засновуючи розрахунки на отриманому виразі (20) для щільності ймовірності.

Розв'язання: для проведення обчислень варто перейти до середин інтервалів і обчислити умовні варіанти , потім обчислити значення функції для умовних варіант (див. додаток 2). Теоретичні частоти знаходять за формулою , де – обсяг вибірки, – довжина часткових інтервалів. Розрахунки наведено в табл. 6.

Таблиця 6

Розрахунок теоретичних частот

1

2

-2,942

0,00530

1,0589411

1

3

12

-1,943

0,06077

12,141858

12

5

44

-0,944

0,25647

51,242757

51

7

92

0,0549

0,39822

79,564436

79

9

38

1,0539

0,22988

45,93007

46

11

11

2,0529

0,04879

9,7482518

10

13

1

3,0519

0,00381

0,7612388

1

200

200

На рис.18 показані полігони теоретичних і емпіричних частот даного статистичного розподілу.

Рис.18. Полігони теоретичних і емпіричних частот

Слід зауважити, що у випадку вихідного дискретного статистичного розподілу теоретичні частоти за допомогою щільності ймовірності визначають на основі цього розподілу, а для побудови теоретичних частот за допомогою функції розподілу переходять до інтервального розподілу, середини інтервалів якого збігаються зі значеннями .