Планирование научного эксперимента и обработка экспериментальных данных. Яворский В.А. - 18 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

где в качестве a и b использованы их экспериментальные оценки (смотрите раздел 9).
Величины
y
i
нормально распределены вокруг ax
i
+b с дисперсией
σ
2
. В статистике
обосновывается, что величина S/σ
2
, составленная из суммы квадратов независимых
нормально распределенных величин, подчиняется распределению χ
2
(читается «хи-
квадрат»), плотность вероятности которого
() ()
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
Γ
=
m
m
m
e
m
χχρ
χ
, (10.8)
где , а
2
0
χ
<< 3
=
nm (nколичество парных измерений). Для распределения
характерно совпадение среднего значения и индекса m.
Анализ гипотезы о справедливости интерпретации экспериментальной зависимости,
как линейной, начинают с введения уровня значимости α, задающего интервал от 0 до
χ
2
(n,α) , в который величина S/σ
2
попадает, если гипотеза справедлива. Для вычисления
χ
2
(n,α) необходимо решить уравнение
()()
()
αχχρ
αχ
=
,
0
22
2
n
m
d (10.9)
Величины χ
2
(n,α) приведены в табл.5:
Таблица 5. Границы интервалов
χ
2
(n,
α
) для уровня значимости
α
(n – количество парных
измерений)
n
α
0,75 0,95 0,99 0,999
4
1,3 3,8 6,6 10,8
5
2,8 6,0 9,2 13,8
6
4,1 7,8 11,3 16,3
7
5,4 9,5 13,3 18,5
8
6,6 11,0 15,1 20,5
9
7,8 12,6 16,8 22,5
10
9,0 14,1 18,5 24,3
11
10,2 15,5 20,1 26,1
12
11,4 16,9 21,7 27,9
13
12,6 18,3 23,2 29,6
14
13,7 19,7 24,7 31,3
15
14,9 21,0 26,2 32.9
16
16,0 22,4 27,7 34,6
17
17,1 23,7 29,1 36,1
18
18,3 25,0 30,6 37,7
19
19,4 26,3 32,0 39,3
20
20,5 27,6 33,4 40,8
30
31,5 40,1 47,0 55,5
50
56 68 76 87
100
109 124 136 149
Если неравенство
(
αχ
)
σ
,
2
2
n
S
< не выполнено, то гипотеза о линейности
отвергается. Вместе с тем, возможны другие причины несоблюдения неравенства
18
      где в качестве a и b использованы их экспериментальные оценки (смотрите раздел 9).
Величины yi нормально распределены вокруг axi+b с дисперсией σ2. В статистике
обосновывается, что величина S/σ2, составленная из суммы квадратов независимых
нормально распределенных величин, подчиняется распределению χ2 (читается «хи-
квадрат»), плотность вероятности которого
                                                                         χ2
                                   ρ m (χ ) =                                 (χ )
                                                                                    m−2
                                         2                  1        −
                                                                                2
                                                        m
                                                          ,      e    (10.8)
                                                                         2           2
                                           ⎛m⎞
                                      2 ⋅ Γ⎜ ⎟          2

                                           ⎝2⎠
где 0 < χ < ∞ , а m = n − 3 (n – количество парных измерений). Для распределения
           2


характерно совпадение среднего значения и индекса m.
       Анализ гипотезы о справедливости интерпретации экспериментальной зависимости,
как линейной, начинают с введения уровня значимости α, задающего интервал от 0 до
χ2(n,α) , в который величина S/σ2 попадает, если гипотеза справедлива. Для вычисления
χ2(n,α) необходимо решить уравнение
                                         χ 2 ( n ,α )

                                             ∫ ρ (χ )d (χ ) = α
                                                            2    2
                                                    m                                      (10.9)
                                             0

      Величины χ2(n,α) приведены в табл.5:

Таблица №5. Границы интервалов χ2(n,α) для уровня значимости α (n – количество парных
измерений)

             n                                                           α
                         0,75                           0,95                        0,99   0,999
             4            1,3                            3,8                         6,6    10,8
             5            2,8                            6,0                         9,2    13,8
             6            4,1                            7,8                        11,3    16,3
             7            5,4                            9,5                        13,3    18,5
             8            6,6                           11,0                        15,1   20,5
             9            7,8                           12,6                        16,8   22,5
            10            9,0                           14,1                        18,5   24,3
            11           10,2                           15,5                        20,1   26,1
            12           11,4                           16,9                        21,7   27,9
            13           12,6                           18,3                        23,2   29,6
            14           13,7                           19,7                        24,7   31,3
            15           14,9                           21,0                        26,2   32.9
            16           16,0                           22,4                        27,7   34,6
            17           17,1                           23,7                        29,1   36,1
            18           18,3                           25,0                        30,6   37,7
            19           19,4                           26,3                        32,0   39,3
            20           20,5                           27,6                        33,4   40,8
            30           31,5                           40,1                        47,0   55,5
            50            56                             68                          76      87
            100          109                            124                         136     149

                            S
      Если неравенство             < χ 2 (n,α )             не выполнено, то гипотеза о линейности
                           σ   2

отвергается. Вместе с тем, возможны другие причины несоблюдения неравенства –

                                                                18