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

2913

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
21.11.2023
Размер:
310.25 Кб
Скачать

-10-

Если tptтаб, то с принятой доверительной вероятностью принимается гипо-

теза Н0( Х ) : Х1 = Х2 Если tp> tr , то с принятой доверительной вероятностью ги-

потеза Н0( Х ) : Х1 = Х2 отвергается и принимается альтернативная гипотеза

Н1( Х ) : Х1 ¹ Х2 , в соответствий с которой наблюдаются статистически значимые отличия между средними арифметическими результатами сравниваемых выборочных совокупностей.

3.4. Вычисление обобщённых статистических характеристик

В случае подтверждения гипотез Н0(S2 ): S12 = S22 и Н0( Х ) : Х1 = Х2 обе вы-

борочных совокупности можно объединить в одну выборку и вычислить обобщающую дисперсию и обобщающее среднее арифметическое по формулам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хоб

=

nX

1 + mX

2

 

(10)

 

 

n + m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sоб2 =

( n - 1 )S12 + ( m - 1 )S22

(11)

 

 

 

n + m - 2

 

 

 

4. Сравнение результатов измерений нескольких выборок

Сравнение результатов измерений нескольких выборок проводится в той же последовательности, чтo и при сравнении двух выборочных совокупностей, т.е. после исключения из всех выборочное совокупностей грубых ошибок намерений последовательно проверяются нуль-гипотезы о статистическом равенстве диспер-

сий

( H0 ( S 2 ) : S12 = S22 = S32 = ... = Sn2 ) и статистическом равенстве средних ре-

зультатов выборок Н0(

 

) :

 

1

=

 

2 =

 

3 = ... =

 

n . Гипотеза о статистическом

Х

Х

Х

Х

Х

равенстве средних результатов

проверяется только после подтверждени гипоте-

зы о статистическое равенстве дисперсий.

 

Рассмотрим случай, когда в результате проведения эксперимента получено

n

выборочных совокупностей, причем каждая группа состоит из т измерений.

Результаты эксперимента представлены в ниже приведенной таблице.

-11-

 

 

Номер и результат измерения

 

Количество

Средний

Выбо-

 

 

 

 

 

 

 

 

рочная

 

 

 

 

 

 

 

параллель-

результат

1

2

...

j

...

 

m

диспер-

п/п

 

ных измере-

 

 

 

 

 

 

 

X i

 

 

 

 

 

 

 

 

ний mi

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сия Si

 

X 11

X12

...

X 1 j

 

 

X 1m

 

 

 

 

 

 

1

S12

1

...

 

m1

X

 

X 21

X 22

...

X 2 j

 

 

X 2 m

 

 

 

 

 

2

S22

2

...

 

m2

X

...

...

...

...

...

...

 

...

...

...

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X i 1

X i 2

...

X ij

 

 

X im

 

 

 

 

 

i

Si2

i

...

 

mi

 

X

...

...

...

...

...

...

 

...

...

...

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X n1

X n2

 

X nj

 

 

X nm

 

 

 

 

 

 

 

2

n

...

 

 

mn

X n

 

 

 

Sn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В этом случае возможно одинаковое количество параллельных измерений в каждой группе или не одинаковое.

Проверка-гипотезы H0 ( S 2 ) : S12 = S22 = S32 = ... = Sn2 в этих случаях прово-

дится соответственно по критерию Кохрена или по критерию Бартлетта.

4 1. Проверка гипотезы о статистическом равенстве дисперсий при одинаковом числе параллельных измерений

Проверка нуль-гипотезы H0 ( S 2 ) : S12 = S22 = S32 = ... = Sn2 при одинаковом количестве параллельных измерений в каждой выборке проводится по критерию Кохрена, расчётное значение которого определяется по формуле:

G р =

S 2

 

max

(12)

n

 

Si2

 

i =1

где Smax2 - выборочная дисперсия, наибольшая из всех дисперсий;

n

Si2 - сумма всех выборочных дисперсий.

i=1

Если Gр< Gтаб, то с принятой доверительней вероятностью можно утверждать, что между рассматриваемыми дисперсиями статистически значимых отли-

чий не наблюдается, т. е. справедлива гипотеза H0 ( S 2 ) : S12 = S22 = S32 = ... = Sn2 .

-12-

Если Gр > Gтаб , то с принятой доверительной вероятностью нуль-гипотеза отвер-

гается и принимается альтернативная гипотеза H1 ( S 2 ) : S12 ¹ S22 ¹ S32 ¹ ... ¹ Sn2 в

соответствии с которой между сравниваемыми дисперсиями имеются статистически значимые различия.

Табличное значение критерия Кохрена определяется по,справочным таблицам при изданном уровне значимости и числе степеней свободы f=(m - 1) (для числителя) и к=п (для знаменателя).

Если при сравнении дисперсий оказывается справедливой гипотеза Н1, т.е. между дисперсиями наблюдаются статистически значимые отличия, то это означает, что измерения в выборках проведены с разной точностью и объединять такие выборки нельзя (нельзя их также использовать при обработке математически спланированного эксперимента). Для дальнейшей работы требуется повторение либо всего эксперимента, либо отдельных опытов с наибольшими дисперсиями.

4.2. Проверка гипотезы H0 ( S 2 ) : S12 = S22 = S32 = ... = Sn2

при неодинаковом числе измерений в выборках

Если число параллельных измерений в сериях не оданаково, то проверка нуль гипотезы о статистическом равенстве дисперсий сравниваемых выборок производится по критерию Бартлетта, расчетное значение которого определяется по формуле

 

 

2

n

2

 

 

2,30259 ´ K ´ lg S

 

- ( mi

- 1 ) ´ lg Si

 

Bр =

 

 

i =1

 

(13)

 

C

 

 

 

 

 

где тi - число параллельных измерений в соответствующей группе измерений;

Si2 - дисперсия каждой группы измерений.

K = n (m - 1)

(14)

 

i =1

 

 

n (m - 1)´ Si2

 

S 2 =

i =1

(15)

 

K

-13-

 

 

1 n

1

 

 

1

 

 

C = 1

+

 

 

 

 

 

(16)

 

m 1

 

 

 

3( n 1 ) i =1

 

K

 

Следует отметить, что для надежной оценки число параллельных измерений должно быть не менее m=6. Критерий Бартлетта приближенно распределен как χ2- распределение (критерий Пирсона) с числом степеней свободы f=(n - 1). Если

χα2 / 2 <B< χ12−α / 2 то с принятой доверительной вероятностью можно утверждать,

что между сравниваемыми дисперсиями статистически значимых отличий не обнаружено.

4.3. Проверка гипотезы о статистическом равенстве нескольких средних

Нуль-гипотеза о статистическом равенстве средних результатов сравниваемых выборок проверяется после принятия гипотезы о статистическом равенстве дисперсий этих выборок методом однофакторного дисперсионного анализа. Логическим основанием этого метода является то, что если не отвергается гипотеза о равенстве внутригрупповой дисперсии Sвг2 и межгрупповой дисперсии Sмг2 , то можно считать, что при переходе от группы к группе -нет какого-либо неслучайного смещения (т.е. нет какого-либо влияния технологического фактора на величину измерения изучаемой величины) и, следовательно, допускается гипотеза о статистическом равенстве средних результатов в группах. В этом случае проверка гипотезы о статистическом равенстве n средних осуществляется через проверку гипотезы о статистическом равенстве внутригрупповой и межгрупповой, дисперсий по критерию Фишера, расчетное значение которого определяется по формуле

 

 

 

F =

S 2

 

 

 

 

 

(17)

 

 

 

 

 

мг

 

 

 

 

 

 

 

 

S 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вг

 

 

 

 

 

 

где S 2

и S 2

- межгрупповая и внутригрупповая дисперсии, вычисляемые по

мг

вг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формулам (18) и (19)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n (

 

i

 

 

i )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S 2 =

X

X

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(18)

 

 

 

(n

1)

 

 

 

 

мг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-14-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

Si2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S 2

 

i =1

 

(19)

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В ЭТИХ формулах:

 

 

 

 

 

 

n -

число групп испытаний;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

- среднее арифметическое каждой группы измерений;

 

X

 

 

 

 

i - среднее арифметическое по всем группам измерений,

 

 

 

 

 

 

X

 

определяемое по формуле (20);

 

 

 

 

 

 

Si2 - дисперсия каждой группы измерений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i =1

 

 

 

 

 

(20)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

Табличное значение критерия Фишера (Fтаб) определяется при заданном уровне значимости (обычно α-0,05) и числе степеней свободы числителя f=(n - 1) и знаменателя f=n(m -1). Если Fр≤Fтаб , то с принятой доверительной вероятностью можно утверждать, что между средними результатами всех групп испытаний статистически значимых отличий не обнаружено, а колебания средних результатов от группы к группе обусловлены только ошибками измерений и дей-

ствием неучтённых факторов, но не влиянием технологических факторов.

!

 

4 4 Вычисление обобщённых показателей

Объединение всех групп измерений в одну выборочную совокупность и вычисление обобщенного среднего и обобщенной дисперсии производится после подтверждения гипотез о равенстве дисперсий и средних результатов по формулам

 

 

 

=

m1 ×

 

1 + m2 ×

 

2 + ... + mn ×

 

n

 

 

 

2

X

X

X

(21)

X

 

об

 

 

m1 + m2 + ... + mn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S 2 = (m1 1)× S12 + (m2 1)× S22 + ... + (mn 1)× Sn2

(22)

об

(m1

+ m2

+ ... + mn ) n

 

-15-

П Р И Л О Ж Е Н И Я

-16-

Приложение 1

Критерий Стьюдента

Число

Значения критерия Стьюдента (t) при уровне

степеней

 

значимости

α

 

свободы,

 

 

 

 

 

0,10

0,05

 

0,025

0,01

f = n-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

6,310

12,710

 

31,820

63,660

2

2,920

4,300

 

6,970

9,930

 

 

 

 

 

 

3

2,350

3,180

 

4,540

5,840

 

 

 

 

 

 

4

2,132

2,776

 

3,747

4,604

 

 

 

 

 

 

5

2,015

2,571

 

3,365

4,032

 

 

 

 

 

 

6

1,943

2,447

 

3,143

3,707

 

 

 

 

 

 

7

1,895

2,365

 

2,998

3,499

 

 

 

 

 

 

8

1,860

2,306

 

2,896

3,355

 

 

 

 

 

 

9

1,833

2,262

 

2,821

3,250

 

 

 

 

 

 

10

1,812

2,228

 

2,764

3,169

 

 

 

 

 

 

11

1,796

2,201

 

2,718

3,106

 

 

 

 

 

 

12

1,782

2,179

 

2,681

3,055

 

 

 

 

 

 

13

1,771

2,160

 

2,650

3,012

 

 

 

 

 

 

14

1,761

2,145

 

2,624

2,977

 

 

 

 

 

 

15

1,753

2,131

 

2,602

2,947

 

 

 

 

 

 

16

1,746

2,120

 

2,583

2,921

 

 

 

 

 

 

17

1,740

2,110

 

2,570

2,900

 

 

 

 

 

 

18

1,734

2,103

 

2,552

2,873

 

 

 

 

 

 

20

1,725

2,086

 

2,528

2,845

 

 

 

 

 

 

25

1,708

2,060

 

2,485

2,787

 

 

 

 

 

 

30

1,697

2,042

 

2,457

2,750

 

 

 

 

 

 

35

1,689

2,030

 

2,437

2,724

 

 

 

 

 

 

40

1,684

2,021

 

2,423

2,704

 

 

 

 

 

 

45

1,679

2,014

 

2,412

2,689

 

 

 

 

 

 

50

1,676

2,008

 

2,403

2,667

 

 

 

 

 

 

60

1,671

2,000

 

2,390

2,660

 

 

 

 

 

 

70

1,667

1,995

 

2,381

2,648

 

 

 

 

 

 

80

1,664

1,990

 

2,374

2,639

 

 

 

 

 

 

90

1,662

1,987

 

2,368

2,632

 

 

 

 

 

 

100

1,66

1,984

 

2,364

2,626

 

 

 

 

 

 

1,645

1,960

 

2,326

2,576

-17-

Приложение 2

Критерий Пирсона

Число

Значения критерия Пирсона (χ2 ) при уровне значимости,

 

степеней

α

свободы

 

 

 

 

 

 

 

f = n-1

0,99

0,975

0,95

0,05

0,025

 

0,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,0002

0,0006

0,0039

3,8

5,4

 

6,6

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0,020

0,040

0,103

6,0

7,8

 

9,2

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0,115

0,185

0,352

7,8

9,8

 

11,3

 

 

 

 

 

 

 

 

4

0,30

0,43

0,71

9,5

11,7

 

13,3

 

 

 

 

 

 

 

 

5

0,55

0,75

1,14

11,1

13,4

 

15,1

 

 

 

 

 

 

 

 

6

0,87

1,13

1,63

12,6

15,0

 

16,8

 

 

 

 

 

 

 

 

7

1,24

1,56

2,17

14,4

16,6

 

18,5

 

 

 

 

 

 

 

 

8

1,65

2,03

2,73

15,5

18,2

 

20,1

 

 

 

 

 

 

 

 

9

2,09

2,53

3,32

16,9

19,7

 

21,7

 

 

 

 

 

 

 

 

10

2,56

3,06

3,94

18,3

21,2

 

23,2

 

 

 

 

 

 

 

 

11

3,10

3,60

4,60

19,7

22,6

 

24,7

 

 

 

 

 

 

 

 

12

3,6

4,2

5,2

21,0

24,1

 

26,2

 

 

 

 

 

 

 

 

13

4,10

4,80

5,90

22,4

25,5

 

27,7

 

 

 

 

 

 

 

 

14

4,70

5,40

6,60

23,7

26,9

 

29,1

 

 

 

 

 

 

 

 

15

5,20

6,00

7,30

25,0

28,3

 

30,6

 

 

 

 

 

 

 

 

16

5,80

6,60

8,00

26,3

29,6

 

32,0

 

 

 

 

 

 

 

 

17

6,40

7,30

8,70

27,6

31,0

 

33,4

 

 

 

 

 

 

 

 

18

7,00

7,90

9,40

28,9

32,3

 

34,8

 

 

 

 

 

 

 

 

20

8,30

9,20

10,90

31,4

35,0

 

37,6

 

 

 

 

 

 

 

 

22

9,50

10,60

12,30

33,9

37,7

 

40,3

 

 

 

 

 

 

 

 

24

10,90

12,00

13,80

36,4

40,3

 

43,0

 

 

 

 

 

 

 

 

26

12,20

13,40

15,40

38,9

42,9

 

45,6

 

 

 

 

 

 

 

 

28

13,60

14,80

16,90

41,3

45,4

 

48,3

 

 

 

 

 

 

 

 

30

15,00

16,30

18,50

43,8

48,0

 

50,9

 

 

 

 

 

 

 

 

-18-

продолжение таблицы

Число

Значения критерия Пирсона (χ2 ) при уровне значимости,

 

степеней

α

свободы

 

 

 

 

 

 

 

f = n-1

0,99

0,975

0,95

0,05

0,025

 

0,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,0002

0,0006

0,0039

3,8

5,4

 

6,6

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0,020

0,040

0,103

6,0

7,8

 

9,2

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0,115

0,185

0,352

7,8

9,8

 

11,3

 

 

 

 

 

 

 

 

4

0,30

0,43

0,71

9,5

11,7

 

13,3

 

 

 

 

 

 

 

 

5

0,55

0,75

1,14

11,1

13,4

 

15,1

 

 

 

 

 

 

 

 

6

0,87

1,13

1,63

12,6

15,0

 

16,8

 

 

 

 

 

 

 

 

7

1,24

1,56

2,17

14,4

16,6

 

18,5

 

 

 

 

 

 

 

 

8

1,65

2,03

2,73

15,5

18,2

 

20,1

 

 

 

 

 

 

 

 

9

2,09

2,53

3,32

16,9

19,7

 

21,7

 

 

 

 

 

 

 

 

10

2,56

3,06

3,94

18,3

21,2

 

23,2

 

 

 

 

 

 

 

 

11

3,10

3,60

4,60

19,7

22,6

 

24,7

 

 

 

 

 

 

 

 

12

3,6

4,2

5,2

21,0

24,1

 

26,2

 

 

 

 

 

 

 

 

13

4,10

4,80

5,90

22,4

25,5

 

27,7

 

 

 

 

 

 

 

 

14

4,70

5,40

6,60

23,7

26,9

 

29,1

 

 

 

 

 

 

 

 

15

5,20

6,00

7,30

25,0

28,3

 

30,6

 

 

 

 

 

 

 

 

16

5,80

6,60

8,00

26,3

29,6

 

32,0

 

 

 

 

 

 

 

 

17

6,40

7,30

8,70

27,6

31,0

 

33,4

 

 

 

 

 

 

 

 

18

7,00

7,90

9,40

28,9

32,3

 

34,8

 

 

 

 

 

 

 

 

20

8,30

9,20

10,90

31,4

35,0

 

37,6

 

 

 

 

 

 

 

 

22

9,50

10,60

12,30

33,9

37,7

 

40,3

 

 

 

 

 

 

 

 

24

10,90

12,00

13,80

36,4

40,3

 

43,0

 

 

 

 

 

 

 

 

26

12,20

13,40

15,40

38,9

42,9

 

45,6

 

 

 

 

 

 

 

 

28

13,60

14,80

16,90

41,3

45,4

 

48,3

 

 

 

 

 

 

 

 

30

15,00

16,30

18,50

43,8

48,0

 

50,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-19-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 3

Значение критерия Кохрена при уровне значимости α = 0,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число степе-

 

 

Число степеней свободы числителя

 

ней свободы

 

 

 

 

f = (m −1)

 

 

 

 

 

знаменателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

4

5

 

6

9

16

 

36

 

144

 

 

 

 

к = n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0,995

0,979

0,959

0,937

 

0,917

0,867

0,795

 

0,707

 

0,606

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0,942

0,883

0,834

0,793

 

0,761

0,691

0,606

 

0,515

 

0,423

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

0,864

0,781

0,721

0,676

 

0,641

0,570

0,488

 

0,406

 

0,325

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

0,789

0,696

0,633

0,588

 

0,553

0,485

0,409

 

0,335

 

0,264

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

0,722

0,626

0,564

0,520

 

0,487

0,423

0,353

 

0,286

 

0,223

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

0,664

0,569

0,508

0,466

 

0,435

0,376

0,311

 

0,249

 

0,193

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

0,615

0,521

0,463

0,423

 

0,393

0,337

0,278

 

0,221

 

0,170

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

0,573

0,481

0,425

0,387

 

0,359

0,307

0,251

 

0,199

 

0,152

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

0,536

0,447

0,393

0,357

 

0,331

0,281

0,230

 

0,181

 

0,138

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

0,475

0,392

0,343

0,310

 

0,286

0,242

0,196

 

0,154

 

0,116

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

0,407

0,332

0,288

0,259

 

0,239

0,200

0,161

 

0,125

 

0,093

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

0,330

0,265

0,229

0,205

 

0,188

0,157

0,125

 

0,096

 

0,071

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

0,287

0,230

0,197

0,176

 

0,161

0,134

0,106

 

0,081

 

0,060

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

0,241

0,191

0,164

0,145

 

0,133

0,110

0,087

 

0,066

 

0,048

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

0,192

0,151

0,128

0,114

 

0,103

0,085

0,067

 

0,050

 

0,036

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

0,137

0,107

0,090

0,080

 

0,072

0,059

0,046

 

0,034

 

0,025

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

120

0,076

0,059

0,049

0,043

 

0,039

0,032

0,024

 

0,018

 

0,013

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]