Основы научных исследований. Экспериментальное исследование технических устройств. Бакеев Д.А - 24 стр.

UptoLike

Величина
S
2
вводится потому, что при вычислении всегда возникает
систематическая ошибка, приводящая к уменьшению дисперсии, особенно для
малых выборок. Так, при
n = 25 и S
2
отличаются примерно на 4 %. Величи-
на
S
2
ближе к истинной дисперсии случайной величины Х.
*
x
D
*
x
D
Модой называется
x
i
значение, которому соответствует наибольшая
частота
*
x
M
.
n
n
P
i
*
x
=
Коэффициентом вариации
V называется величина:
V =
100
m
x
x
σ
%. (2.1.6)
Функции распределения случайных величин могут зависеть от некоторых чи-
словых характеристик. Например, нормальный закон распределения зависит от
двух параметров:
m и
σ
, закон распределения Пуассона зависит от одного парамет-
ра
λ
, и т. д. Если значение некоторого параметра неизвестно, то при проведении
серии опытов это значение уточняется и может быть приближенно вычислено.
Оценкой параметра
Θ
называется функция выборочных значений
Ψ
(x
1
, x
2
, ... , x
n
) =
Ψ
n
, которая в определенном смысле приближается к точечному
Θ
значению. Оценка
Ψ
n
может отличаться от
Θ
в той или иной мере. Оценка назы-
вается несмещенной, если ее математическое ожидание совпадает с
Θ
: M[
Ψ
n
] =
Θ
.
Оценка называется состоятельной, если:
P(
Ψ
n
−Θ
ε
)
→1
при n
→∞
.
Оценка называется эффективной, если она имеет наименьшую дисперсию
среди всех оценок данного типа. Понятия несмещенности, состоятельности и
эффективности характеризуют качество оценки
Ψ
n
. Пусть над случайной вели-
чиной
Х проведено n наблюдений с результатами x
1
, x
2
, ..., x
n
. Тогда для мате-
матического ожидания
M[x] выборочное среднее является состоятельной и не-
смещенной оценкой:
m .x
n
1
n
1i
ix
=
=
Для дисперсии D[X] мы знаем две оценки: и S
2
. Однако оценка
не является несмещенной. Покажем это для случая, когда
M[x] = 0.
*
x
D
*
x
D
Действительно:
*
x
D = =
=
===
2
n
1i
i
n
1i
2
i
n
1i
x
2
i
x
n
1
x
n
1
mx
n
1
=
∑∑
==
n
1iji
ji
2
2
i
2
n
1i
2
i
xx
n
1
2x
n
1
x
n
1
<
=
.xx
n
2
x
n
1n
j
ij
i
2
n
1i
2
i
2
= >
24
   Величина S2 вводится потому, что при вычислении D*x всегда возникает
систематическая ошибка, приводящая к уменьшению дисперсии, особенно для
малых выборок. Так, при n = 25 D*x и S2 отличаются примерно на 4 %. Величи-
на S2 ближе к истинной дисперсии случайной величины Х.
   Модой M *x называется xi значение, которому соответствует наибольшая
             n
частота Px* = i .
              n
   Коэффициентом вариации V называется величина:
                                                               ∗
                                                             σ
                                                          V = ∗x ⋅ 100 %.                                                               (2.1.6)
                                                               mx

   Функции распределения случайных величин могут зависеть от некоторых чи-
словых характеристик. Например, нормальный закон распределения зависит от
двух параметров: m и σ, закон распределения Пуассона зависит от одного парамет-
ра λ, и т. д. Если значение некоторого параметра неизвестно, то при проведении
серии опытов это значение уточняется и может быть приближенно вычислено.
   Оценкой параметра Θ называется функция выборочных значений
Ψ(x1, x2, ... , xn) = Ψn , которая в определенном смысле приближается к точечному
Θ значению. Оценка Ψn может отличаться от Θ в той или иной мере. Оценка назы-
вается несмещенной, если ее математическое ожидание совпадает с Θ : M[Ψn] = Θ.
   Оценка называется состоятельной, если:
                                            P(⏐Ψn −Θ⏐≤ ε) →1 при n→∞.
   Оценка называется эффективной, если она имеет наименьшую дисперсию
среди всех оценок данного типа. Понятия несмещенности, состоятельности и
эффективности характеризуют качество оценки Ψn. Пусть над случайной вели-
чиной Х проведено n наблюдений с результатами x1, x2, ..., xn. Тогда для мате-
матического ожидания M[x] выборочное среднее является состоятельной и не-
смещенной оценкой:
                                                                        n
                                                                   1
                                                          m ∗x =
                                                                   n   ∑x .
                                                                       i =1
                                                                              i



   Для дисперсии D[X] мы знаем две оценки: D*x и S2. Однако оценка D*x
не является несмещенной. Покажем это для случая, когда M[x] = 0.
  Действительно:
                                                                   2               n                  n
           1    n
                                        1 n 2 ⎛1          n
                                                             ⎞    1                              1                      1
   D*x =
           n
               ∑
               i =1
                      xi2   −   m∗x   =   ∑
                                        n i =1
                                               xi − ⎜⎜
                                                     ⎝n
                                                    i =1
                                                          ∑
                                                         xi ⎟⎟ =
                                                             ⎠    n           ∑   i =1
                                                                                         xi2   − 2
                                                                                                n
                                                                                                     ∑
                                                                                                     i =1
                                                                                                            xi2 − 2 ⋅
                                                                                                                        n2
                                                                                                                             ∑x x
                                                                                                                             i< j
                                                                                                                                    i   j   =

                                                n −1 n 2 2
                                               = 2
                                                 n i =1
                                                          ∑
                                                          xi − 2
                                                                 n
                                                                              ∑x x .
                                                                                  j>i
                                                                                          i    j



                                                                   24