- •В.В. Нешитой
- •Методы статистического анализа
- •На базе
- •Обобщенных распределений
- •Предисловие
- •Введение
- •I. Случайные события и их вероятности
- •1.1. Случайные события. Испытания. Относительная частота и вероятность
- •1.2. Виды случайных событий
- •1.3. Определения вероятности
- •1.4. Основные формулы комбинаторики
- •II. Основные теоремы теории вероятностей
- •2.1. Теорема сложения вероятностей (несовместных событий)
- •2.2. Теорема умножения вероятностей (независимых событий)
- •2.3. Формула полной вероятности
- •2.4. Теорема гипотез (формула Бейеса)
- •III. Дискретные случайные величины
- •3.1. Закон распределения вероятностей дискретной случайной величины
- •3.2. Числовые характеристики дискретной случайной величины
- •3.2.1. Математическое ожидание
- •3.2.2. Свойства математического ожидания
- •3.2.3. Дисперсия дискретной случайной величины
- •3.2.4. Свойства дисперсии
- •3.2.5. Среднее квадратическое отклонение
- •3.2.6. Одинаково распределенные взаимно независимые случайные величины
- •3.2.7. Моменты (начальные, центральные) дискретной случайной величины
- •4.2. Плотность распределения
- •4.3. Числовые характеристики непрерывных случайных величин
- •4.4. Примеры непрерывных распределений
- •4.4.1. Нормальный закон
- •5.2. Статистическое распределение выборки. Полигон. Гистограмма. Эмпирическая функция распределения
- •5.3. Статистические оценки параметров. Точность оценки, доверительная вероятность (надежность)
- •5.4. Метод моментов для точечной оценки параметров распределения
- •5.5. Метод наибольшего правдоподобия
- •VI. Обобщенные распределения. Системы непрерывных распределений
- •6.1. Методы построения обобщенных распределений
- •6.2. Построение системы непрерывных распределений методом обобщения
- •6.3. Классификация обобщенных распределений
- •Распределения группы а
- •Распределения группы б
- •Группа симметричных распределений
- •6.4. Распределения функций случайного аргумента
- •6.5. Три основные и три дополнительные системы непрерывных распределений в. Нешитого
- •VII. Оценивание параметров обобщенных распределений. Критерии для классификации кривых. Центральная предельная теорема
- •7.1. Метод наименьших квадратов
- •Значение функции распределения f(tc)
- •7.2. Метод наибольшего правдоподобия
- •7.3. Классический метод моментов
- •7.3.3. Симметричные распределения Ic-iiIc типов
- •7.3.4. Критерии для классификации кривых по методу моментов
- •7.4. Универсальный метод моментов
- •7.4.1. Законы распределения суммы независимых случайных величин
- •7.4.2. Центральная предельная теорема для трех систем непрерывных распределений
- •7.4.3. Законы распределения среднего выборочного
- •7.5. Общий устойчивый метод
- •VIII. Выравнивание и прогнозирование статистических распределений
- •8.1. Выбор системы непрерывных распределений для выравнивания статистических распределений
- •8.2. Построение выравнивающей кривой распределения по статистическим данным
- •8.2.1. Выравнивание по классическому методу моментов
- •8.2.2. Выравнивание по универсальному методу моментов
- •8.2.3. Выравнивание по общему устойчивому методу
- •8.2.4. Выравнивающее распределение суммы независимых случайных величин
- •8.2.5. Выравнивающее распределение среднего выборочного
- •8.3. Прогнозирование распределений
- •8.3.1. Первая система непрерывных распределений
- •8.3.2. Вторая система непрерывных распределений
- •Распределение населения страны по среднедушевому совокупному доходу, в % к итогу
- •8.3.3. Показатели стабильности и качества выборки
- •Iх. Статистический анализ точности и стабильности технологических процессов на базе обобщенных распределений
- •9.1. Показатели состояния технологического процесса
- •9.2. Пример статистической обработки результатов замера контролируемого параметра по программе
- •Контрольный листок Деталь №_____(название) ø50 мм ±0,012 Точность си 0,002 Дата________ Время_______
- •Отклонения от номинального размера детали «nn» ø50 ±0,012
- •Показатели статистического распределения ( )
- •9.3. Экономическая эффективность применения обобщенных распределений
- •9.4. Особенности применения статистических методов в области строительства
- •Х. Надежность как особый критерий качества
- •10.1. Некоторые показатели надежности для невосстанавливаемых объектов
- •Плотность распределения отказов
- •Интенсивность отказов
- •Гамма-процентный ресурс
- •10.2. Вычисление показателей надежности по обобщенным распределениям
- •Результаты наблюдений о наработке до отказа двигателей панелевозов (ti – пробег до отказа в тыс. Км.; mi – число панелевозов, имеющих наработку ti)
- •Показатели статистического распределения (snr2v97)
- •Логарифмическое распределение типа 1.1 с параметрами
- •XI. Временные (динамические) ряды
- •11.1. Методы выделения тренда
- •11.2. Построение кривых роста для выравнивания временных рядов
- •11.2.1. Построение кривых роста с заданными свойствами
- •11.2.2. Метод обобщения
- •11.2.3. Кривые роста на базе обобщенных распределений
- •11.3. Оценивание параметров кривых роста
- •11.3.1. Уравнение прямой
- •11.3.2. Экспонента
- •11.3.3. Обобщенная кривая роста
- •11.4. Прогнозирование временных рядов
- •11.4.1. Параметрический метод прогнозирования
- •11.4.2. Непараметрический метод прогнозирования
- •Заключение
- •Номограмма для установления типа выравнивающего распределения и нахождения оценок параметров k, u по методу моментов
- •Номограмма для установления типа выравнивающего распределения и нахождения оценок параметров k, u по общему устойчивому методу
- •Значения квантили в зависимости от уровня вероятности и числа степеней свободы r
- •Приложение 5
- •Литература
- •Содержание
Номограмма для установления типа выравнивающего распределения и нахождения оценок параметров k, u по методу моментов
Приложение 3
Номограмма для установления типа выравнивающего распределения и нахождения оценок параметров k, u по общему устойчивому методу
Приложение 4
Значения квантили в зависимости от уровня вероятности и числа степеней свободы r
Число степеней свободы r |
Вероятность |
||||||
0,95 |
0,90 |
0,70 |
0,50 |
0,30 |
0,10 |
0,05 |
|
|
0,004 |
0,016 |
0,148 |
0,455 |
1,07 |
2,7 |
3,8 |
|
0,103 |
0,211 |
0,713 |
1,386 |
2,41 |
4,6 |
6,0 |
|
0,352 |
0,584 |
1,424 |
2,366 |
3,66 |
6,3 |
7,8 |
|
0,71 |
1,06 |
2,19 |
3,36 |
4,9 |
7,8 |
9,5 |
|
1,14 |
1,61 |
3,00 |
4,35 |
6,1 |
9,2 |
11,1 |
|
1,63 |
2,20 |
3,83 |
5,35 |
7,2 |
10,6 |
12,6 |
|
2,17 |
2,83 |
4,67 |
6,35 |
8,4 |
12,0 |
14,1 |
|
2,73 |
3,49 |
5,53 |
7,34 |
9,5 |
13,4 |
15,5 |
|
3,32 |
4,17 |
6,39 |
8,34 |
10,7 |
14,7 |
16,9 |
|
3,94 |
4,86 |
7,27 |
9,34 |
11,8 |
16,0 |
18,3 |
|
4,6 |
5,6 |
8,1 |
10,3 |
12,9 |
17,3 |
19,7 |
|
5,2 |
6,3 |
9,0 |
11,3 |
14,0 |
18,5 |
21,0 |
|
5,9 |
7,0 |
9,9 |
12,3 |
15,1 |
19,8 |
22,4 |
|
6,6 |
7,8 |
10,8 |
13,3 |
16,2 |
21,1 |
23,7 |
|
7,3 |
8,5 |
11,7 |
14,3 |
17,3 |
22,3 |
25,0 |
Приложение 5
Основные сведения о программах.
1. Для работы с тремя системами непрерывных распределений, которые заданы обобщенными плотностями (7.4.17)-(7.4.19), автором за период с 1988 по 1997гг. разработаны две серии программ.
В первой серии программ версии 1997г. для установления типа выравнивающего распределения и нахождения оценок параметров используются классический метод моментов К.Пирсона и универсальный метод моментов, разработанный автором, что отражено в названии программ (SNR0MM97, SNR1MM97, SNR2MM97, SNR3MM97). Последние могут обрабатывать как сгруппированные, так и несгруппированные статистические данные, а при необходимости – осуществлять группировку.
Во второй серии программ (SNR1V97, SNR2V97, SNR3V97) используется общий устойчивый метод оценивания параметров, также разработанный автором. В этом случае обработка статистических данных осуществляется после предварительного их группирования.
2.Программы предназначены для аппроксимации (выравнивания) широкого класса статистических распределений, имеющих не более одной моды.
3. Программы вычисляют: показатели статистического распределения – среднее, минимальное и максимальное значения, размах, дисперсию, центральные моменты 3 и 4-го порядков, среднее квадратическое отклонение, коэффициент вариации, показатели асимметрии и островершинности и другие критерии, по которым вычисляется наилучшее выравнивающее распределение и точечные оценки параметров; выдают результаты группировки при вводе несгруппированных статистических данных; выдают формулу плотности вероятностей и интервал, на котором задана случайная величина (см. табл.9.2.3 и 10.2.2). На базе выравнивающего распределения рассчитываются значения плотности вероятностей и функции распределения; вычисляются квантили, процентили, координаты характерных точек – моды и точек перегиба; строится график плотности распределения (выравнивающая кривая – пунктирной линией, эмпирическое распределение – отдельными точками). Рассчитываются показатели уровня качества – коэффициенты точности (рассеяния) и уровня настройки (смещения), а также ожидаемый процент брака, в том числе на нижней и верхней границах конструкторского допуска.
Программы позволяют рассчитывать необходимое смещение центра статистического распределения для уменьшения процента брака до минимума при неизменном коэффициенте точности.
Кроме того, программы вычисляют законы распределения суммы и среднего n независимых одинаково распределенных случайных величин; вычисляют прогнозируемое распределение. Перечень решаемых задач может быть расширен по запросу пользователя.
4.Необходимый вид расчета выбирается с помощью меню, которое имеет вид (на примере программы SNR1MM97):
ВВЕДИТЕ ВИД РАСЧЕТА
1 – плотности вероятностей и функции распределения
2 – квантилей
3 – процентилей
4 – доверительных интервалов
5 – доверительной вероятности
6 – координат моды С и точек пегиба А, В
7 – построение кривой распределения
8 – показателей уровня качества
9 – на начало программы
10 – окончание работы
11 – переход на нормальный закон
ВВЕДИТЕ НОМЕР ЗАДАЧИ
1 – распределение суммы
2 – распределение среднего
3 – прогнозирование распределения
4 – восстановление распределения по моментам
5 – возврат к исходному распределению
6. Минимальный объем выборки должен быть не менее 25 значений контролируемого параметра при статистическом регулировании технологического процесса и не менее 100 значений при статистическом анализе точности технологического процесса.
7. Программы обеспечивают вычисление различных показателей с точностью 5-6 значащих цифр, что вполне достаточно для практических расчетов.
8. Программы работают под управлением MS DOS. Язык программирования – GW-BASIC. Объем каждой программы около 25 кбт. исходного текста.
9. Для обработки результатов испытаний на надежность разработано несколько программ, которые позволяют по небольшому числу значений наработки до отказа восстанавливать закон распределения, находить оценки его параметров, вычислять значения плотности вероятностей и функции распределения, вычислять квантили, гамма-процентный ресурс, вероятность безотказной работы на заданный момент времени, среднюю наработку до отказа и некоторые другие показатели.
Выбор вида расчета осуществляется с помощью меню.
10. Для выравнивания и прогнозирования временных рядов по обобщенным кривым роста также разработан ряд программ.
11. Для работы с системой дискретных распределений разработана программа SDR.
За справками обращаться к автору по тел. (80172) 51-06 –35.