По данным выборки установить теоретический закон распределения случайной величины и проверить согласованность статистического и теоретического распределений по критерию Пирсона при уровне значимости .
Решение.
1. Предварительная обработка выборочных данных.
Составим вариационный ряд – упорядоченную последовательность данных выборки.
2,81
| 4,00
| 5,60
| 6,82
| 7,54
| 8,50
| 9,62
| 10,98
| 12,22
| 13,83
| 3,01
| 4,41
| 5,81
| 6,88
| 7,56
| 8,74
| 10,14
| 11,04
| 12,26
| 13,85
| 3,07
| 4,44
| 5,92
| 6,95
| 7,57
| 8,85
| 10,16
| 11,23
| 12,32
| 14,13
| 3,31
| 4,45
| 6,06
| 6,99
| 7,63
| 8,86
| 10,17
| 11,38
| 12,65
| 14,73
| 3,37
| 4,56
| 6,14
| 7,01
| 7,64
| 8,98
| 10,32
| 11,49
| 13,00
| 15,11
| 3,45
| 4,71
| 6,22
| 7,03
| 7,66
| 9,01
| 10,51
| 11,56
| 13,05
| 15,13
| 3,47
| 4,74
| 6,25
| 7,17
| 7,94
| 9,25
| 10,57
| 11,66
| 13,25
| 15,23
| 3,57
| 4,82
| 6,60
| 7,17
| 8,18
| 9,26
| 10,81
| 11,68
| 13,56
| 15,37
| 3,73
| 4,82
| 6,64
| 7,30
| 8,41
| 6,36
| 10,83
| 11,88
| 13,60
| 15,57
| 3,99
| 5,18
| 6,68
| 7,37
| 8,49
| 9,43
| 10,95
| 11,96
| 13,63
| 15,84
| Наименьшее значение совокупности ; наибольшее , объем выборки . Для дальнейшей обработки выборки разобьем вариационный ряд на частотные интервалы – разряды. Для выборки такого объема рекомендуется выбирать число интервалов от 7 до 15. Округлим, граничные величины так, чтобы все данные выборки вошли в границы. При этом длины интервалов выбираем равными так, чтобы их величина была удобной для обработки. Будем исследовать диапазон статистических данных на интервале , выберем число частотных интервалов , тогда длина каждого частотного интервала (разряда) равна:
.
Предварительно покажем распределение выборочных данных по частотным интервалам в виде диаграммы точек, каждая из которых соответствует одному данному выборки.
Построим дискретный статистический ряд и гистограмму распределения (гистограмму относительных частот), для этого составим таблицу содержащую следующие данные:
1. Частотные интервалы (разряды) с указанием границ.
2. Число данных выборки (точек измерения) на интервале – .
3. Относительная частота данных выборки .
4. Плотность относительной частоты данных .
5. Середины частотных интервалов – .
Разряды
|
|
|
|
| 2 – 3,4
| 4
| 0.04
| 0.02
| 2.7
| 3,4 – 4,8
| 13
| 0.13
| 0.065
| 4.1
| 4,8 – 6,2
| 9
| 0.09
| 0.045
| 5.5
| 6,2 – 7,6
| 17
| 0.17
| 0.085
| 6.9
| 7,6 – 9,0
| 12
| 0.12
| 0.06
| 8.3
| 9,0 – 10,4
| 10
| 0.1
| 0.05
| 9.7
| 10,4 – 11,8
| 13
| 0.13
| 0.065
| 11.1
| 11,8 – 13,2
| 8
| 0.08
| 0.04
| 12.5
| 13,2 – 14,6
| 7
| 0.07
| 0.035
| 13.9
| 14,6 – 16,0
| 7
| 0.07
| 0.035
| 15.3
| Построим гистограмму распределения.
2. Определение параметров статистического распределения (выборочных характеристик).
Составим таблицу.
Для вычисления несмещенных точечных оценок параметров распределения составим таблицу.
|
|
|
|
| 2.7
| 7.29
| 0.04
| 0.108
| 0.2916
| 4.1
| 16.81
| 0.13
| 0.533
| 2.1853
| 5.5
| 30.25
| 0.09
| 0.495
| 2.7225
| 6.9
| 47.61
| 0.17
| 1.173
| 8.0937
| 8.3
| 68.89
| 0.12
| 0.996
| 8.2668
| 9.7
| 94.09
| 0.1
| 0.97
| 9.409
| 11.1
| 123.21
| 0.13
| 1.443
| 16.0173
| 12.5
| 156.25
| 0.08
| 1
| 12.5
| 13.9
| 193.21
| 0.07
| 0.973
| 13.5247
| 15.3
| 234.09
| 0.07
| 1.071
| 16.3863
|
|
|
| 8.762
| 89.3972
| Начальные эмпирические моменты первого и второго порядка:
Центральный эмпирический момент второго порядка:
Параметры статистического распределения.
Выборочная средняя ‒ статистическая оценка математического ожидания случайной величины по данным выборки;
Выборочная дисперсия – статистическая оценка дисперсии случайной величины по данным выборки;
Выборочное среднеквадратическое отклонение
.
3. Выбор и проверка гипотезы о виде теоретического закона распределения генеральной совокупности
По виду гистограммы выдвигаем нулевую гипотезу о равномерном законе распределения исследуемого статистического материала. Плотность равномерного распределения определяется функцией
,
где, используя метод моментов, параметры и определяем, как оценки математического ожидания и среднеквадратического отклонения по представленной выборке:
; .
Тогда теоретическая кривая распределения описывается функцией, график которой построим на гистограмме
.
Проверим нулевую гипотезу о нормальном распределении статистических данных с параметрами и по критерию Пирсона. Найдем наблюдаемое значение . Для промежуточных вычислений и построения графика сглаживающей теоретической функции составим расчетную таблицу.
|
|
|
|
|
| 2.7
| 4
| 0.08
| 0.112
| 11.2
| 4.629
| 4.1
| 13
| 0.08
| 0.112
| 11.2
| 0.289
| 5.5
| 9
| 0.08
| 0.112
| 11.2
| 0.432
| 6.9
| 17
| 0.08
| 0.112
| 11.2
| 3.004
| 8.3
| 12
| 0.08
| 0.112
| 11.2
| 0.057
| 9.7
| 10
| 0.08
| 0.112
| 11.2
| 0.129
| 11.1
| 13
| 0.08
| 0.112
| 11.2
| 0.289
| 12.5
| 8
| 0.08
| 0.112
| 11.2
| 0.914
| 13.9
| 7
| 0.08
| 0.112
| 11.2
| 1.575
| 15.3
| 7
| 0.08
| 0.112
| 11.2
| 1.575
| Сумма
| 12,893
| Число степеней свободы для распределения, которое описывается двумя параметрами равно . Воспользуемся таблицей критических значений распределения . Согласно заданному уровню значимости и установленному числу степеней свободы найдем критическое значение . Так как , то нулевая гипотеза принимается. Следовательно, по данной выборке можно принять равномерный закон распределения генеральной совокупности статистических данных.
|