Математическая статистика с примерами в Excel. Воскобойников Ю.Е - 9 стр.

UptoLike

19
20.3 15.4 17.2 19.2 23.3 18.1 21.9
15.3 16.8 13.2 20.4 16.5 19.7 20.5
14.3 20.1 16.8 14.7 20.8 19.5 15.3
19.3 17.8 16.2 15.7 22.8 21.9 12.5
10.1 21.1 18.3 14.7 14.5 18.1 18.4
13.9 19.8 18.5 20.2 23.8 16.7 20.4
19.5 17.2 19.6 17.8 21.3 17.5 19.4
17.8 13.5 17.8 11.8 18.6 19.1
Необходимо построить интервальный вариационный ряд, со-
стоящий из семи интервалов.
Решение. Так как наибольшая варианта равна 23.8, а наимень-
шая 10.1, то вся выборка попадает в интервал (10,24). Мы расши-
рили интервал (10.1,23.8) для удобства вычислений. Длина каждо-
го частичного интервала равна
24 10
2
7
=
. Получаем следующие
семь интервалов:
[10,12);[12,14);[14,16);[16,18);[18,20);[20,22);[22;24),
а соответствующий интервальный вариационный ряд представлен
в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Х
10–12 12–14 14–16 16–18 18–20 20–22 22–24
i
ω
2
55
4
55
8
55
12
55
15
55
11
55
3
55
2.4. Выборочная функция распределения. Гистограмма
В теории вероятностей для характеристики распределения
случайной величины
X
служит функция распределения
)()( xXPxF <= ,
равная вероятности события
}{ xX < , где
x
любое действитель-
ное число.
Одной из основных характеристик выборки является выбороч-
ная (эмпирическая) функция распределения
n
n
xF
x
n
=)(
*
, (2.4)
20
где
x
n количество элементов выборки, меньших чем
x
. Други-
ми словами,
)(
*
xF
n
есть относительная частота появления события
}{ xXA
<
= в
n
независимых испытаниях. Главное различие ме-
жду
)(xF и )(
*
xF
n
состоит в том, что )(xF определяет вероят-
ность события
A
, а выборочная функция распределения )(
*
xF
n
относительную частоту этого события.
Из определения (2.4) имеем следующие свойства функции
)(
*
xF
n
:
1.
*
0()1
n
Fx
. (2.5)
2.
)(
*
xF
n
неубывающая функция.
3.
.1)(;0)(
**
==−∞
nn
FF
Напоминаем, что такими же свойствами обладает и функция
распределения
)(xF (вспомните эти свойства и сравните).
Функция
)(
*
xF
n
является "ступенчатой", имеются разрывы в
точках, которым соответствуют наблюдаемые значения вариантов.
Величина скачка равна относительной частоте варианта.
Аналитически
)(
*
xF
n
задается следующим соотношением:
(1)
1
*(1)()
1
()
0 при ;
() при ,1,2,...,;
1 при ,
i
ii
nj
j
m
xx
F
xxxxim
xx
ω
=
=<=
>
(2.6)
где
i
ω
соответствующие относительные частоты, определяемые
выражением (2.1);
)(i
x элементы вариационного ряда (варианты).
Замечание. В случае интервального вариационного ряда под
)(i
x понимается середина i-го частичного интервала.
Перед вычислением )(
*
xF
n
полезно построить дискретный
или интервальный вариационный ряд.
     20.3     15.4   17.2     19.2    23.3    18.1    21.9                        где n x – количество элементов выборки, меньших чем x . Други-
     15.3     16.8   13.2     20.4    16.5    19.7    20.5
     14.3     20.1   16.8     14.7    20.8    19.5    15.3                        ми словами, Fn* ( x ) есть относительная частота появления события
     19.3     17.8   16.2     15.7    22.8    21.9    12.5                        A = { X < x} в n независимых испытаниях. Главное различие ме-
     10.1     21.1   18.3     14.7    14.5    18.1    18.4
     13.9     19.8   18.5     20.2    23.8    16.7    20.4                        жду F ( x ) и Fn* ( x ) состоит в том, что F ( x ) определяет вероят-
     19.5     17.2   19.6     17.8    21.3    17.5    19.4                        ность события A , а выборочная функция распределения Fn* ( x ) –
     17.8     13.5   17.8     11.8    18.6    19.1
    Необходимо построить интервальный вариационный ряд, со-                       относительную частоту этого события.
стоящий из семи интервалов.                                                             Из определения (2.4) имеем следующие свойства функции
    Решение. Так как наибольшая варианта равна 23.8, а наимень-
                                                                                  Fn* ( x ) :
шая 10.1, то вся выборка попадает в интервал (10,24). Мы расши-
рили интервал (10.1,23.8) для удобства вычислений. Длина каждо-                         1. 0 ≤ Fn* ( x) ≤ 1 .                                                     (2.5)
го частичного интервала равна 24 − 10 = 2 . Получаем следующие                          2. Fn* ( x ) – неубывающая функция.
                                   7
семь интервалов:                                                                        3. Fn* ( −∞ ) = 0;      Fn* ( ∞) = 1.
             [10,12);[12,14);[14,16);[16,18);[18, 20);[20, 22);[22;24),               Напоминаем, что такими же свойствами обладает и функция
а соответствующий интервальный вариационный ряд представлен                       распределения F ( x ) (вспомните эти свойства и сравните).
в табл. 2.2.                                                                          Функция Fn* ( x ) является "ступенчатой", имеются разрывы в
                                            Таблица 2.2
  Х 10–12 12–14 14–16 16–18 18–20 20–22 22–24                                     точках, которым соответствуют наблюдаемые значения вариантов.
                                                                                  Величина скачка равна относительной частоте варианта.
 ωi      2          4       8          12          15     11       3
        55         55       55         55          55     55      55       ☻            Аналитически Fn* ( x ) задается следующим соотношением:
                                                                                                          ⎧0 при x ≤ x (1) ;
      2.4. Выборочная функция распределения. Гистограмма                                                  ⎪ i −1
                                                                                                          ⎪
    В теории вероятностей для характеристики распределения                                      Fn ( x) = ⎨∑ ω j при x ( i −1) < x ≤ x ( i ) , i = 1, 2,..., m;
                                                                                                  *
                                                                                                                                                                  (2.6)
случайной величины X служит функция распределения                                                         ⎪ j =1
                                                                                                          ⎪1 при x > x ( m ) ,
                                 F ( x ) = P( X < x ) ,                                                   ⎩
                                                                                  где ω i – соответствующие относительные частоты, определяемые
равная вероятности события { X < x} , где x – любое действитель-
ное число.                                                                        выражением (2.1); x (i ) – элементы вариационного ряда (варианты).
     Одной из основных характеристик выборки является выбороч-                        Замечание. В случае интервального вариационного ряда под
ная (эмпирическая) функция распределения                                          x (i ) понимается середина i-го частичного интервала.
                                                  nx
                                    Fn* ( x ) =      ,                    (2.4)         Перед вычислением Fn* ( x ) полезно построить дискретный
                                                  n
                                                                                  или интервальный вариационный ряд.
                                       19                                                                                    20