Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Мат. стат. Лекция 3.doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
27.11.2019
Размер:
475.65 Кб
Скачать
    1. Оценка точности вычисления среднего квадратического отклонения генеральной совокупности по данным выборки.

На практике иногда необходимо найти неизвестное среднее квад-ратическое отклонение генеральной совокупности σ0 по среднему квадратическому отклонению s малой выборки, когда ее объем n < 25. Для малых выборок s вычисляется по формуле

,

где в отличие от формулы (11), приведенной в лекции 1, в знаменателе берется (п— 1), для того чтобы компенсировать систематическую ошибку, возникающую при оценке σ0 по s при малом числе n.

Эта задача сводится к определению вероятности α приближенного равенства , точность которого равна ε:

. (13)

Если известно, что случайная величина х в генеральной совокупности подчинена нормальному закону распределения, то величина

имеет распределение, которое носит название -распределения. Дифференциальная функция этого распределения или плотность вероятности величины имеет выражение

при χ > 0.

При помощи этой функции -распределения можно вычислить и вероятность α:

.

Для этой цели, полагая, что s - ε > 0, преобразуем находящееся в скобках неравенство следующим образом:

.

Умножим полученное неравенство на положительное число

.

Обозначив и , получим

или .

Вероятность этого неравенства равна интегралу

. (14)

Но левая часть этого уравнения есть преобразованное выражение вероятности

.

Следовательно, можно написать

(15)

или

. (16)

Значения интеграла L(qs, k) приведены в таблице приложения 2.

Таким образом, по таблице приложения 2 можно определить вероятность α, т. е. вероятность того, что отклонения σ0 от s не превосходят ε = qss.

Необходимо заметить, что если s < ε, то исходное неравенство для σ0

надо заменить неравенством

,

так как величина σ0 должна быть положительной. В этом случае неравенство для χ примет вид

и вероятность его будет определяться интегралом

.

Значения этого интеграла также приведены в приложении 2. При помощи таблицы значений вероятностей L(qs, k) (см. приложение 2) можно решать задачи трех типов:

1) по заданной точности ε = qss и объеме выборки n определить вероятность α приближенного равенства ;

2) по заданной вероятности α приближенного равенства и объеме выборки п определить точность ε = qss этого равенства;

3) по заданной точности ε и вероятности α приближенного равенства определить необходимый объем n выборки.

Пример 4. По выборке объема п = 15 вычислено среднее квадратическое отклонение n = 0,6. Определить вероятность α приближенного равенства при точности ε = 0,12. По таблице приложения 2 для

k = n - 1 = 15 - 1 = 14 и

находим

α = 0,701;

P(0,6—0,12 < σ0 < 0,6 + 0,12) = 0,701;

P(0,48 < σ0 < 0,72) = 0,701.

Пример 5. Определить точность ε приближенного равенства с вероятностью α = 0,96, если п = 15 и s = 0,12. По таблице приложения 2 находим для k = 15 - 1 = 14 и α = 0,96 qs = 0,5.

Следовательно,

ε = qss = 0,5 0,12= 0,06;

σ0 = s ± ε = 0,12±0,06

или

0,06 < σ0 < 0,18.

Пример 6. Определить n, при котором s будет отличаться от σ0 на ±0,2 с вероятностью α = 0,96:

ε = qss = 0,2s; qs = 0,2.

По таблице приложения 2 при (qs = 0,2 и α = 0,96 находим k = 60. Но k = = n — 1, следовательно,

n = k+1 = 60+1 = 61.

Рассмотренная методика оценки приближенного равенства действительна для того случая, когда случайная величина х распределена в генеральной совокупности по нормальному закону. Если же распределение х в генеральной совокупности отличается от нормального, то определение неизвестного его среднего квадратического отклонения возможно более или менее точно в большинстве случаев только при большом числе наблюдений. Именно, в этом случае можно с большой вероятностью полагать, что среднее квадратическое отклонение генеральной совокупности σ0 отличается от выборочного s не более чем на .

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица значений , для которых вероятность

k

вероятность 

0,9

0,95

0,98

0,99

0,999

1

6,31

12,71

31,82

63,66

636,2

2

2,02

4,30

6,97

9,93

31,60

3

2,35

3,18

4,54

5,84

12,94

4

2,13

2,78

3,75

4,60

8,61

5

2,02

2,57

3,37

4,03

6,86

6

1,94

2,45

3,14

3,70

5,96

7

1,90

2,37

3,00

3,50

5,40

8

1,86

2,30

2,90

3,36

5,04

9

1,83

2,26

2,82

3,25

4,78

10

1,81

2,23

2,76

3,17

4,59

11

1,80

2,20

2,72

3,11

4,49

12

1,78

2,18

2,68

3,06

4,32

13

1,77

2,16

2,65

3,01

4,22

14

1,76

2,14

2,62

2,98

4,14

15

1,75

2,13

2,60

2,95

4,07

16

1,75

2,12

2,58

3,92

4,02

17

1,74

2,11

2,57

2,90

3,97

18

1,73

2,10

2,55

2,88

3,92

19

1,73

2,09

2,54

2,86

3,88

20

1,72

2,09

2,53

2,85

3,85

21

1,72

2,08

2,52

2,83

3,82

22

1,72

2,07

2,51

2,82

3,79

23

1,71

2,07

2,50

2,81

3,77

24

1,71

2,06

2,49

2,80

3,75

25

1,71

2,06

2,49

2,79

3,72

26

1,71

2,06

2,48

2,78

3,71

27

1,70

2,05

2,47

2,77

3,69

28

1,70

2,05

2,47

2,76

3,67

29

1,70

2,05

2,46

2,76

3,66

30

1,70

2,04

2,46

2,45

3,65

40

1,68

2,02

2,42

2,70

3,55

60

1,67

2,00

2,39

2,66

6,46

120

1,66

1,98

2,36

2,62

3,37

1,65

1,96

2,33

2,58

3,29

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Таблица вероятностей

k

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,40

0,50

0.60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

2,50

3,00

6

0,264

0 388

0,501

0,599

0,681

0,791

0,849

0,886

0,913

0,933

0,948

0,959

0,978

0,987

0,992

0,995

0,998

0,999

8

305

444

567

669

748

845

895

926

948

963

974

981

991

996

998

999

1,000

1,000

10

340

491

620

722

797

882

925

961

968

979

986

991

997

999

999

1,000

12

371

532

664

764

833

900

946

968

980

988

993

996

999

1,000

1,000

14

399

567

701

798

862

929

960

978

988

993

996

998

999

16

425

599

733

826

885

944

971

985

992

996

998

999

1,000

18

448

627

760

849

903

955

980

990

996

998

999

999

20

470

652

784

868

918

964

984

993

997

999

999

1,000

25

518

706

832

905

944

979

992

997

999

1,000

1,000

30

559

749

867

930

962

988

996

999

1,000

35

597

787

893

944

969

990

997

999

40

628

815

913

957

978

994

999

1,000

45

657

840

929

967

984

996

999

50

682

860

942

974

993

998

999

60

726

893

960

984

996

999

1,000

70

762

917

972

990

998

1,000

80

792

935

980

994

999

90

818

949

986

996

999

100

840

959

990

997

1,000

150

914

986

998

1,000

200

951

995

1,000

250

972

998

1,000

500

998

1,000

1,000

1000

1,000

1,000

1,000

13

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]