Смекни!
smekni.com

Определение законов распределения и числовых характеристик случайной величины на основе опытных данных (стр. 2 из 4)

где

- среднее значение соответствующего интервала
;
- частость интервала

Вычисление числовых характеристик статистического ряда сведем в таблицу 3.

Таблица 3. Числовые характеристики

Номер интервала Середина интервала Xi Частость Pi XiPi (Xi-m)^2 (Xi-m)^2*Pi
1 -8,006 0,04 -0,3202 31,48691 1,2595
2 -6,698 0,03 -0,2009 18,51856 0,5556
3 -5,39 0,04 -0,2156 8,97194 0,3589
4 -4,082 0,20 -0,8164 2,84705 0,5694
5 -2,774 0,26 -0,7212 0,14388 0,0374
6 -1,466 0,18 -0,2639 0,86245 0,1552
7 -0,158 0,14 -0,0221 5,00274 0,7004
8 1,15 0,09 0,1035 12,56476 1,1308
9 2,458 0,01 0,0246 23,54850 0,2355
10 3,766 0,01 0,0377 37,95398 0,3795
Статистическое математическое ожидание
-2,3947
Статистическая дисперсия
5,3822
Статистическое среднее квадратическое отклонение
2,3200

определяет положение центра группировки наблюдаемых значений случайной величины.

,
характеризуют рассеяние наблюдаемых значений случайной величины вокруг

Выравнивание (сглаживание) статистического ряда и статистической функции распределения с помощью нормального закона

Выравнивание статистического ряда

Во всяком статистическом распределении неизбежно присутствуют элементы случайности. Однако при очень большом числе наблюдений эти случайности сглаживаются, и случайные явления обнаруживают присущую ему закономерность.

При обработке статистического материала приходится решать вопрос о том, как подобрать для данного статистического ряда теоретическую кривую. Эта теоретическая кривая распределения должна выражать существенные черты статистического распределения – эта задача называется задачей сглаживания или выравнивания статистического ряда.

Иногда общий вид распределения случайной величины Х вытекает из самой природы этой случайной величины.

Пусть случайная величина Х – это результат измерения некоторой физической величины прибора.

Х = точное значение физической величины + ошибка прибора.

Случайная ошибка прибора при измерении имеет суммарную природу и распределена по нормальному закону. Следовательно такое же распределение имеет случайная величина Х, т.е. нормальное распределение с плотностью вероятности:

, где
,
,
.

Параметры

и
определяются так, чтобы числовые характеристики теоретического распределения были равны соответствующим числовым характеристикам статистического распределения. При нормальном распределении полагают, что
,
,
, , тогда функция нормального распределения примет вид:

Вычисления сведем в таблицу 4.

Таблица 4. Выравнивающая кривая

Номер интервала Середина интервала Xi
Табулированная функция
Нормальная кривая
1 -8,0060 -2,4187 0,0214 0,0092
2 -6,6980 -1,8549 0,0714 0,0308
3 -5,3900 -1,2911 0,1734 0,0747
4 -4,0820 -0,7273 0,3062 0,1320
5 -2,7740 -0,1635 0,3936 0,1697
m -2,3947 0 0,3989 0,1720
6 -1,4660 0,4003 0,3682 0,1587
7 -0,1580 0,9641 0,2507 0,1080
8 1,1500 1,5279 0,1242 0,0535
9 2,4580 2,0917 0,0448 0,0193
10 3,7660 2,6555 0,0117 0,0051

Теоретическую нормальную кривую строим по точкам

на одном графике с гистограммой статистического ряда (Ошибка! Источник ссылки не найден.).

Рисунок 3

Выравнивание статистической функции распределения

Статистическую функцию распределения

выравниваем функцией распределения нормального закона:

, где
,
,
- функция Лапласа.

Вычисления сведем в таблицу 5.

Таблица 5. Функция распределения

Номер интервала Середина интервала Xi
Функция Лапласа
Функция распределения
1 -8,0060 -2,4187 -0,4922 0,0078
2 -6,6980 -1,8549 -0,4682 0,0318
3 -5,3900 -1,2911 -0,4017 0,0983
4 -4,0820 -0,7273 -0,2665 0,2335
5 -2,7740 -0,1635 -0,0649 0,4351
m -2,3947 0 0 0,5000
6 -1,4660 0,4003 0,1555 0,6555
7 -0,1580 0,9641 0,3325 0,8325
8 1,1500 1,5279 0,4367 0,9367
9 2,4580 2,0917 0,4818 0,9818
10 3,7660 2,6555 0,4960 0,9960

Строим график теоретической функции распределения по точкам

вместе с графиком статистической функции распределения.

Рисунок 4.

Точечные и интервальные оценки параметров распределения

Точечные оценки числовых характеристик случайной величины

Пусть изучается случайная величина Х с математическим ожиданием

и дисперсией
, оба параметра неизвестны.

Пусть х1, х2, х3, …, хn– выборка, полученная в результате проведения nнезависимых наблюдений случайной величины Х. Чтобы подчеркнуть случайный характер величин х1, х2, х3, …, хnперепишем их в виде:

Х1, Х2, Х3, …, Хn, где Хi– значение случайной величины Х в i-ом опыте.

Требуется на основании этих опытных данных оценить математическое ожидание и дисперсию случайной величины. Такие оценки называются точечными, в качестве оценки mи Dможно принять статистическое математическое ожидание

и статистическую дисперсию
, где