Роздрукувати сторінку
Главная \ Методичні вказівки \ Методичні вказівки \ 2928 Лабораторна робота №1 на тему Попередній аналіз статистичних даних, Теорія ймовірностей та математична статистика, ЗНТУ

Лабораторна робота №1 на тему Попередній аналіз статистичних даних, Теорія ймовірностей та математична статистика, ЗНТУ

« Назад

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ 

Запорізький національний технічний університет

 

Методичні вказівки та індивідуальні завдання до лабораторних робіт з курсу Теорія ймовірностей та математична статистика

 для студентів напряму підготовки 6.040303 “Системний аналіз”

галузі знань 0403 “Системні науки та кібернетика”

денної форми навчання

 

Частина 3

Математична статистика

 

2012 

ЗМІСТ 

1. Лабораторна робота №1: Попередній аналіз статистичних даних

1.1  Постановка завдання

1.2  Теоретичні відомості

1.3  Приклад виконання лабораторної роботи

1.4  Індивідуальні завдання

2. Лабораторна робота №2: Визначення числових характеристик по виборці та інтервальному ряду

2.1  Постановка завдання

2.2  Теоретичні відомості

2.3  Індивідуальні завдання

3. Лабораторна робота №3: Побудова довірчих інтервалів для параметрів нормального розподілу

3.1  Постановка завдання

3.2  Теоретичні відомості

3.3  Рекомендації до виконання лабораторної роботи

4. Лабораторна робота №4: Перевірка гіпотези про види розподілу

4.1  Постановка завдання

4.2  Теоретичні відомості

4.3  Індивідуальні завдання

5. Лабораторна робота №5: Перевірка гіпотези про однорідність двох вибірок

5.1  Постановка завдання

5.2  Теоретичні відомості

5.3  Індивідуальні завдання

6. Лабораторна робота №6: Регресійний аналіз даних

6.1 Постановка завдання

6.2 Теоретичні відомості

6.3 Індивідуальні завдання

7. Вимоги до оформлення лабораторної роботи

8. Література

Лабораторна робота №1 на тему Попередній аналіз статистичних даних 

1.1 Постановка завдання

Згрупувати дані і побудувати інтервальний статистичний ряд розподілу випадкової величини.

Побудувати емпіричну функцію розподілу та її графік.

Побудувати гістограму частостей статистичного ряду.

1.2 Теоретичні відомості

При розв’язанні багатьох практичних задач необхідно визначити невідомі ймовірнісні характеристики досліджуваного процесу, що характеризується деякою випадковою величиною. Їх потрібно визначити за експериментальними даними. Грамотне планування експерименту, компактний статистичний опис результатів спостережень, побудова і перевірка різних математичних моделей, що використовують вірогідність, складають основний зміст математичної статистики.

Фундаментальні поняття статистичної теорії - поняття генеральної сукупності і вибірки обєму п.

Генеральна сукупність - це сукупність всіх мислимих результатів спостережень над випадковою величиною (ВВ), які можуть бути проведені за даних умов.

Вибірка об’єму п - це кінцевий набір значень випадкової величини, отриманий в результаті спостережень в заданих умовах.

Сенс статистичних методів полягає в тому, щоб по вибірці обмеженого об’єму п, тобто по деякій частині генеральної сукупності, висловити обґрунтовані думки про її властивості в цілому.

Метод, що полягає в тому, що на підставі характеристик і властивостей вибірки робляться висновки про числові характеристики і закон розподілу випадкової величини X, називається вибірковим методом. Основою вибіркового методу є інтерпретація вибірки як зменшеної моделі досліджуваної генеральної сукупності, в якій спостереження (тобто практично реалізовані) значення інтерпретуються як можливі, а вірогідність здійснення цих можливих значень приймається рівними зареєстрованим відносним частотам їх появи, тобто 1/ п .

Припустимо, що вивчається деяка випадкова величина X, закон розподілу якої невідомий. Для вислову думок про закон розподілу і його основні числові характеристики виконують ряд незалежних спостережень х12,...,хп.

При великій кількості вимірювань п для отримання оцінок функції або щільності розподілу дані групують, виконуючи при цьому наступні дії: 

1. Результати спостережень х1, х2,..., хn перегруповують розстановкою їх в зростаючому порядку. Таку перегруповану вибірку xmin =x(1), x(2),…,x(n) = xmax, де x(i)x(i+1) називають варіаційним рядом. Різниця хmах — xmin = R називається розмахом варіювання. 

2. Всю область зміни вибірки від xmin до хmах розбивають на k інтервалів однакової довжини ∆х. Число k залежить від об’єму вибірки і зазвичай коливається в межах від 5 до 25. Для вибору k можна використовувати напівемпіричне співвідношення k ≈ 1 + 3,2 lg n з округленням у бік найближчого цілого числа. 

3. Визначають довжину інтервалу. 

4. Підраховують число спостережуваних значень, що потрапили в j -тий інтервал ‑ mj (частоти), відношення частоти до об’ємувибірки  (частості), накопичені частоти ‑ , накопичені частості – . 

5. Значенням, що потрапили в один і той же інтервал, привласнюють значення, відповідне середині даного інтервалу. 

6. Дані групування заносять в таблицю.

Інтервальний статистичний ряд 

Показник

 

№ інтервалу

 

1

2

k

Межі інтервалу

 

 

 

 

 

 

Середина інтервалу

 

 

 

Частота

т1

т2

тk

Частість

 

 

 

Накопичена частота

 

 

 

Накопичена частість

 

 

 

Згруповані дані використовують для визначення емпіричної функції  і емпіричної щільності розподілу вірогідності .

Емпіричною функцією розподілу випадкової величини X називають функцію, що визначає для кожного значення х частість події {X < х}, тобто 

де тх - кількість хі, менших за х. При n  .

Графічним зображенням емпіричної функції розподілу вірогідності  є кумулята. Для побудови кумуляти на осі абсцис відкладають спостережені значення випадкової величини X, на осі ординат - накопичені частості.

Якщо при побудові кумуляти осі координат поміняти місцями, то отримана ламана лінія називатиметься огивою.

Під емпіричною щільністю розуміють величину 

Графік функції  називають гістограмою. Для побудови гістограми частостей на осі абсцис відкладають межі інтервалів і для кожного інтервалу будують прямокутник з висотою, рівною .

Якщо на гістограмі частостей з’єднати середини інтервалів, то отримана ламана утворює полігон частостей. 

1.3 Приклад виконання лабораторної роботи 

Маємо вибірку об’єму n = 100. 

44,28

26,65

34,57

44,93

38,27

33,23

41,80

39,45

39,60

38,14

25,97

39,93

30,48

47,74

31,93

37,12

31,57

38,91

45,14

43,06

37,71

35,23

38,23

38,77

32,11

31,52

39,28

39,95

28,28

23,33

46,30

47,37

38,46

26,36

34,14

40,70

35,22

41,42

31,88

25,26

36,68

41,26

35,67

40,92

44,27

48,40

34,24

44,68

29,33

46,60

44,28

42,92

34,66

49,00

45,42

50,70

35,93

41,49

46,73

28,62

38,96

42,60

32,97

31,66

39,74

36,86

40,59

48,48

38,33

42,78

43,36

46,22

33,67

31,91

38,03

48,52

43,45

36,54

39,78

33,71

51,35

41,55

34,19

44,22

32,54

39,62

41,92

47,58

38,74

33,93

46,36

45,29

20,39

33,99

32,53

37,89

36,98

36,27

40,95

31,96

Для подальшого аналізу елементи вибірки необхідно розстановити в зростаючому порядку - створити варіаційний ряд. 

20,39

31,52

32,97

34,66

37,12

38,77

39,95

41,92

44,28

46,73

23,33

31,57

33,23

35,22

37,71

38,91

40,59

42,60

44,68

47,37

25,26

31,66

33,67

35,23

37,89

38,96

40,70

42,78

44,93

47,58

25,97

31,88

33,71

35,67

38,03

39,28

40,92

42,92

45,14

47,74

26,36

31,91

33,93

35,93

38,14

39,45

40,95

43,06

45,29

48,40

26,65

31,93

33,99

36,27

38,23

39,60

41,26

43,36

45,42

48,48

28,28

31,96

34,14

36,54

38,27

39,62

41,42

43,45

46,22

48,52

28,62

32,11

34,19

36,68

38,33

39,74

41,49

44,22

46,30

49,00

29,33

32,53

34,24

36,86

38,46

39,78

41,55

44,27

46,36

50,70

30,48

32,54

34,57

36,98

38,74

39,93

41,80

44,28

46,60

51,35

Розмах варіювання R = хmаххmin = 51,35 — 20,39 = 30,96.

Визначаємо кількість інтервалів k ≈ 1 + 3,2 1gl00 ≈ 7 (округлене до цілого), та довжину інтервалу.

Визначаємо межі інтервалів

Показник

№ інтервалу

1

2

3

4

5

6

7

Межі інтервалів

[20,39; 24,81)

[24,81; 29,24)

[29,24; 33,66)

[33,66; 38,08)

[38,08; 42,50)

[42,50; 46,93)

[46,93; 51,35]

Знаходимо середні значення інтервалів.

Наприклад: . 

Показник

№ інтервалу

1

2

3

4

5

6

7

Середина інтервалу

22,60

27,02

31,45

35,87

40,29

44,71

49,14

Підраховуємо число спостережуваних значень, що потрапили в -тий інтервал – mj (частоти). 

Показник

№ інтервалу

1

2

3

4

5

6

7

Частота

2

6

14

22

27

20

9

Перевіряємо:  = 2 + 6 + 14 + 22 + 27 + 20 + 9 = 100 = n

Знаходимо відношення частоти до об’єму вибірки  (частості) 

Показник

№ інтервалу

1

2

3

4

5

6

7

Частість

0,02

0,06

0,14

0,22

0,27

0,20

0,09

Визначаємо накопичені частоти  і накопичені частості.  

Показник

 

 

 

№ інтервалу

 

 

1

2

3

4

5

6

7

Накопичена частота

2

8

22

44

71

91

100

Накопичена частість

0,02

0,08

0,22

0,44

0,71

0,91

1

Дані групування заносимо у таблицю 

Показник

№ інтервалу

 

 

1

2

3

4

5

6

7

Межі інтервалів

[20,39; 24,81)

[24,81; 29,24)

[29,24; 33,66)

[33,66; 38,08)

[38,08; 42,50)

[42,50; 46,93)

[46,93; 51,35]

Середина інтервалу

22,60

27,02

31,45

35,87

40,29

44,71

49,14

Частота

2

6

14

22

27

20

9

Накопичена частота

2

8

22

44

71

91

100

Частість

0,02

0,06

0,14

0,22

0,27

0,20

0,09

Накопичена частість

0,02

0,08

0,22

0,44

0,71

0,91

1

Для побудування гістограми частостей на оси абсцис відкладають межі інтервалів та для кожного інтервалу будують прямокутник з висотою, що дорівнює.  

Емпірична функція розподілу: 

Побудуємо графік 

1.4 Індивідуальні завдання 

Варіанти завдань для лабораторної роботы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0,40

4,62

2,67

10,25

18,15

4,79

6,09

1,13

4,45

8,57

7,77

-4,77

-1,56

0,66

10,32

4,14

28,33

1,97

2,18

6,16

4,61

6,95

30,51

11,22

1,49

1,42

-6,79

-0,07

-8,60

3,33

1,47

4,31

7,47

7,78

-3,51

15,46

3,55

-0,40

12,50

-2,02

0,63

2,51

0,07

2,79

5,75

8,88

4,13

16,05

3,40

1,38

11,83

0,29

11,38

4,26

0,81

6,70

7,34

5,33

5,59

-2,94

4,47

-6,93

-5,48

5,04

1,59

0,79

5,62

2,64

2,76

0,26

-7,80

19,97

-3,37

1,47

3,40

4,95

8,20

3,92

4,63

2,61

6,86

7,14

27,25

1,32

0,53

-3,32

0,46

-0,43

14,87

1,22

0,37

2,90

1,19

2,87

-10,42

27,37

3,19

2,63

1,96

-13,15

4,24

1,49

2,11

2,68

6,78

7,35

4,27

5,23

-1,17

4,01

-3,83

-8,94

6,50

2,44

5,66

1,55

3,34

1,67

-9,88

23,67

-0,38

7,27

12,06

5,20

3,97

2,64

3,31

5,78

5,05

2,06

9,37

22,17

-2,38

-0,48

8,34

14,41

2,08

1,02

3,98

0,12

8,09

5,91

-0,73

5,14

-2,69

-0,99

8,33

6,65

14,84

5,54

3,89

3,50

4,81

9,04

10,15

-5,79

-0,96

2,59

7,95

6,53

25,28

0,03

4,61

7,75

0,54

1,47

-1,82

11,53

-0,55

1,07

6,76

-0,66

27,15

4,26

0,07

2,99

4,88

6,22

-4,36

20,33

-3,24

1,17

-0,71

2,34

2,09

2,02

6,58

3,77

3,27

8,33

9,85

-0,29

-0,14

8,31

-5,55

-5,12

-1,27

5,64

5,75

6,53

2,44

0,40

6,60

6,29

0,19

2,15

3,37

11,35

15,78

0,27

5,49

5,02

3,66

1,64

8,03

5,34

1,27

1,42

7,20

-2,55

4,58

2,55

4,83

7,13

0,16

2,70

1,70

24,81

0,27

9,32

-1,25

0,89

6,84

2,44

1,61

6,43

7,62

8,84

9,96

17,55

0,35

-0,52

-9,40

2,42

2,03

5,70

3,00

0,49

6,51

6,36

12,78

6,26

0,26

7,08

-2,16

-14,86

0,53

4,63

0,84

3,91

3,89

9,12

-8,00

6,00

3,69

1,94

-6,32

2,18

-13,74

4,32

3,17

4,42

4,51

0,36

17,94

12,17

0,83

1,74

14,43

3,47

14,56

5,03

6,48

7,90

5,18

6,72

6,07

17,02

0,63

8,44

-2,79

8,62

9,07

2,85

3,59

2,46

3,83

6,54

19,64

11,72

-0,03

3,45

12,25

3,51

-6,33

2,61

6,76

3,72

3,75

7,90

3,39

12,90

4,94

3,75

4,62

11,77

3,72

5,53

5,31

1,33

0,22

3,91

13,98

-1,00

2,73

1,06

16,76

-9,08

-16,01

5,60

0,34

3,61

3,09

2,89

26,70

19,35

5,75

4,73

-2,33

3,37

-12,17

1,60

2,13

1,67

7,22

8,12

14,28

20,62

-0,31

1,73

3,59

7,69

-0,04

1,88

1,82

2,11

1,40

1,42

12,38

16,70

4,32

-0,94

-2,21

-3,66

2,24

0,52

2,92

0,85

4,33

2,91

8,77

2,30

-2,22

-2,39

13,40

0,44

0,35

2,06

5,60

0,68

1,17

4,02

14,80

16,51

2,08

2,81

1,77

3,62

-11,35

2,42

5,68

4,41

4,04

9,92

22,51

23,25

2,80

-1,93

2,33

-9,85

7,86

3,36

4,50

5,38

6,77

1,85

19,99

20,11

4,84

9,76

3,10

-7,36

-1,84

0,56

0,11

0,58

3,42

0,18

6,84

39,23

0,83

1,49

-3,91

21,27

-4,97

5,49

2,77

0,81

4,01

8,66

13,47

11,44

-0,05

-4,35

6,07

-2,44

-5,07

2,36

6,57

2,23

2,06

0,14

4,23

4,33

2,35

0,66

16,94

-2,19

18,72

0,10

1,57

4,86

8,66

7,82

18,54

11,88

0,24

5,83

6,92

-8,63

-15,77

4,98

1,66

4,63

8,45

4,82

28,70

10,98

2,52

0,47

-4,69

7,61

-4,05

1,59

1,76

5,39

6,11

9,52

39,35

20,58

-1,89

-0,62

-4,76

9,69

20,38

0,40

4,00

1,73

2,97

5,95

26,56

19,61

-0,69

-3,47

5,19

-2,65

2,79

3,91

3,29

0,48

5,65

7,25

26,31

2,76

-2,04

3,26

5,61

8,58

14,46

2,93

5,84

5,86

8,21

0,09

-5,95

12,14

0,27

1,35

-0,35

0,17

2,04

5,97

1,13

5,89

2,26

0,84

2,89

33,39

0,94

4,29

8,28

6,76

15,52

3,29

4,55

2,25

8,65

7,37

8,50

12,05

1,06

-0,55

-2,58

-2,52

18,49

4,73

0,66

4,90

2,01

6,63

20,73

13,92

0,35

0,62

3,73

9,41

-3,48

3,16

3,94

2,49

0,51

1,64

19,98

12,09

5,39

3,14

6,57

-0,25

15,92

5,82

4,49

7,05

7,42

5,11

13,25

16,13

-2,48

0,68

6,58

9,44

-9,17

0,43

5,35

3,48

7,43

3,57

27,00

17,35

-0,47

2,85

1,89

8,90

22,22

4,60

2,72

5,39

0,58

3,59

22,23

13,09

-4,16

-7,90

9,11

1,88

12,88

1,75

5,88

5,45

5,88

6,29

12,29

-2,04

3,90

1,72

4,70

-1,72

-0,96

3,17

0,61

5,80

3,39

8,01

7,11

24,98

-1,56

2,99

13,03

10,20

-0,65

5,62

2,25

1,56

0,31

4,22

5,93

21,68

-0,31

10,47

1,27

7,85

-7,52

1,23

6,12

0,78

1,72

4,03

4,14

5,44

2,52

-4,10

-5,06

6,84

10,06

5,26

2,82

4,64

8,80

6,62

24,43

14,98

1,93

-4,23

0,49

3,45

4,80

0,48

6,27

5,39

3,64

5,75

2,33

7,74

2,75

-7,22

10,90

-0,03

13,34

2,31

5,49

7,68

5,54

3,71

20,60

4,14

2,19

6,69

4,49

-11,07

-7,75

3,02

4,79

2,55

4,14

0,65

-8,29

15,89

-1,74

11,50

8,62

19,73

-10,69

1,23

5,39

2,45

1,23

1,85

23,70

-3,34

-1,23

0,44

-1,02

15,32

4,99

5,68

1,58

3,97

0,42

3,83

-6,38

7,44

2,39

-2,00

-4,93

12,92

32,17

3,97

0,26

7,49

2,45

1,17

9,92

14,77

1,65

4,19

1,22

10,16

-1,30

4,66

4,23

5,59

8,00

4,21

20,51

8,85

-0,88

4,64

-6,83

21,04

-15,75

5,38

5,40

2,73

1,53

0,15

23,08

4,12

0,52

-1,41

14,82

3,58

-8,95

5,37

3,68

4,68

3,63

1,25

13,42

19,00

1,26

5,24

-0,25

1,71

2,86

0,39

2,80

7,64

5,04

3,99

-0,79

43,37

2,12

4,64

12,40

11,40

15,20

4,95

1,06

1,60

6,97

4,29

3,03

-7,61

1,28

1,17

-7,30

4,07

12,43

5,69

6,53

7,36

7,45

2,78

13,22

0,95

-0,82

-4,19

3,75

6,12

-0,15

1,46

3,65

2,76

7,44

9,38

-5,77

10,47

4,77

6,05

-0,65

-9,30

2,60

1,53

2,28

7,62

1,03

7,64

18,24

12,99

1,97

5,05

9,16

2,81

8,85

2,08

4,23

0,58

5,48

0,88

5,04

28,35

1,14

0,60

16,77

8,30

14,60

4,40

6,92

4,93

8,29

5,41

8,16

21,58

2,66

-0,76

-2,71

-1,40

0,73

5,68

5,42

4,70

4,38

9,29

16,12

15,42

2,72

5,45

5,58

-5,35

13,12

3,59

2,18

3,18

0,95

9,75

13,93

-5,92

-0,27

3,39

16,26

16,54

9,97

0,11

2,86

5,55

3,15

3,58

10,87

10,04

-0,85

4,23

0,14

11,10

-4,04

2,36

2,22

3,53

6,04

6,80

27,50

24,91

3,22

10,34

8,48

10,57

8,70

3,56

3,62

2,85

8,65

6,85

18,44

20,26

-1,40

3,09

-1,18

10,44

3,00

5,05

0,33

3,60

5,18

1,06

20,51

24,41

-2,12

-2,43

2,13

-0,08

-4,27

3,65

5,82

1,81

0,38

9,89

6,97

10,49

2,42

3,92

-3,53

10,46

3,79

0,65

4,04

3,96

8,48

0,30

10,74

5,46

2,28

-2,91

3,82

-4,76

-8,39

4,04

6,16

0,62

1,45

9,62

3,56

-11,40

5,41

4,26

-3,65

4,02

-19,63

5,28

2,45

0,98

7,17

1,23

4,06

25,35

3,89

1,37

1,31

-1,17

7,53

4,70

2,17

1,94

3,17

9,06

16,61

26,98

3,61

3,20

6,39

9,19

12,52

1,88

2,16

5,76

6,93

8,40

14,31

14,51

1,23

3,43

7,10

6,04

21,15

0,51

1,31

3,61

3,17

4,37

19,53

2,67

1,00

2,53

-1,15

13,21

-4,06

5,52

6,26

1,94

2,97

2,23

6,51

22,65

1,91

0,91

3,06

7,76

-3,40

4,52

2,57

7,83

0,28

3,25

15,47

16,69

0,95

-3,39

0,43

0,50

5,20

2,27

5,66

6,09

1,00

5,61

4,12

20,97

-1,11

10,48

-5,52

11,00

2,20

1,32

3,33

7,88

5,05

9,64

-1,18

11,17

-2,55

8,39

2,58

8,13

-4,89

4,83

2,03

3,82

8,31

7,09

-14,19

4,31

2,66

6,20

12,10

9,08

7,74

2,57

3,56

2,98

7,52

2,35

13,62

17,26

1,89

-3,91

3,57

21,60

3,75

4,59

0,26

3,82

1,64

0,12

2,50

26,34

2,24

-2,47

2,38

-2,94

4,48

3,53

6,24

4,56

1,40

2,15

-3,74

-0,81

1,43

4,13

10,44

-10,57

19,05

4,69

3,64

1,75

8,24

6,94

11,94

-7,26

-1,05

2,29

0,88

7,42

19,30

1,39

0,25

4,31

8,57

4,26

3,43

9,50

3,48

1,96

-6,15

-3,29

10,42

1,40

5,98

1,18

3,03

9,40

7,60

18,90

0,38

2,64

9,46

-0,88

-4,67

2,17

0,78

0,16

7,72

1,13

8,95

27,28

-0,68

-5,53

4,20

28,93

-0,24

3,01

2,03

4,84

2,63

4,07

-4,68

1,67

-0,64

0,97

-2,75

6,13

-13,17

1,28

0,87

6,73

3,92

6,93

12,46

5,92

0,14

-1,75

2,13

5,37

16,63

0,52

2,46

6,95

7,65

0,11

23,39

36,77

0,09

-1,99

-4,02

1,60

1,37

4,44

3,24

7,75

0,02

9,88

14,29

29,37

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!