Глава 6

Распределение и дисперсия

Любой группе однородных измеримых величин, таких, например, как рост людей, коэффициент умственного развития, размер заработной платы, свойственно явление дисперсии: некоторые люди имеют высокий рост, другие низкий. Часто мы обнаруживаем, что наряду с сущестЕованием отдельных очень низких людей рост подавляющего большинства составляет примерно 1 м 75 см.

Человеку, мыслящему с учетом теории вероятностей, даже если он не знает высшей математики, знакома «кривая нормального распределения», изображенная на рис. 5. На этом рисунке отражена относительная частота повторяемости определенного роста, коэффициента умственного развития и размера заработной платы для любой данной группы явлений. Результаты широкого исследования группы однородных явлений, проведенного выборочным методом, должны графически выразиться в виде кривой, изображенной на рис. 5. Наиболее часто повторяющиеся значения должны сосредоточиваться по обе стороны от линии, изображающей среднее арифметическое значение для данных явлений.

Степень дисперсии может определяться различными путями: путем учета амплитуды, среднего квадратичного отклонения, среднего отклонения, вероятной ошибки и т. д. Соответствующие определения и формулы можно найти в любой книге по математической статистике (см. список литературы в конце книги).

Если результаты изучения частоты повторяемости явлений какой-либо группы изображаются в виде кривой, приведенной на рис. 6, офицер информации может с полным основанием считать, что фактически он изучал не одну, а две различные группы.

Офицер информации, познакомившись с теорией вероятностей, поймет, что при изучении фактического материала можно извлечь ценную для разведки информацию с помощью такого «параметра», как среднее квадратичное отклонение. Он поймет также, что извлечь пользу из большого количества цифр, например из тысячи цифр, едва ли удастся, если не применить какой-либо обобщающий показатель — параметр. Помимо параметров, служащих для

I f норма I ( я норма среднего кваора , среднего Keadoamu

тического отклике

HUP

2 я норма среднего квабрати ческого отклонения

3-я норма среднего квадраты ческого отклонения

ческого отклонений]

с я норма

среднего к,$адоати-ческого отклонения

3 я норма среднего квадратического отклонения

Средний коэффициент умственного развития

Рис. 5. Кривая нормального распределения. Иллюстрация нормы среднего квадратичного отклонения и среднего значения.

чО

50

10

во

SO

Величины Р н с. 6. Бимодальная кривая частоты.

loa

232

ГЛАВА б

определения степени дисперсии, имеются параметры, характеризующие срединную тенденцию повторяемости величин данной группы. Самыми важными параметрами такого рода являются среднее арифметическое значение, медиана и мода. Все эти параметры иногда объединяют под общим названием «среднее значение». Эта категория является довольно любопытной В среднем значении получает выражение «лучшее из худшего и худшее из лучшего».

Руководствуясь приобретенным ранее" опытом, офицер информации, однако, никогда не принимает за чистую монету поверхностные рассуждения, основанные на средних значениях. В отчетах компаний часто можно встретить следующие заявления:

«Круг акционеров нашей компании весьма широк. Каждый акционер в среднем имеет 100 акций». У многих создается впечатление, что очень большое количество акционеров имеет примерно по сто акций каждый. Приведенное выше заявление обычно делается со специальной целью создать такое впечатление. В действительности подавляющая масса акций может находиться в руках весьма узкой группы акционеров. Вместе с тем правление компании могло провозгласить о своем намерении превратить рабочих и служащих в собственников компании и продать тысячам рабочих и служащих по 5—25 акций каждому. В результате акции могут распределяться следующим образ'ом:

Директор А.................... 40 000 акций

Директор Б.................... 25000 акций

Директор В .................... 20 000 акций

500 рабочих и служащих (по 20 акций у каждого) 10000 акций

500 рабочих и служащих (по 10 акций у каждого) 5 000 акций

1003 акционера владеют ..............100 000 акций

В среднем каждый акционер имеет 99,7 акций.

Разведчик, знакомый с теорией вероятностей, понимает, что медиана или мода лучше выражают срединную тенденцию повторяемости большого количества величин, чем среднее арифметическое значение.

Пожалуй, нагляднее всего сравнительная характеристика среднего значения, медианы и моды дана на схеме в книге Хаффа [73], воспроизведенной на рис. 7.

ВЕРОЯТНОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ

233

Разведчик, мыслящий с учетом теории вероятностей, понимает, что обычно отдельные величины группируются вокруг определенного среднего значения и по мере удаления от этого среднего значения дисперсия все более и более увеличивается. Он понимает, что величины, наиболее удаленные от среднего значения, могут существенным образом отличаться от основной массы величин данной группы. В каждом конкретном случае он четко указывает, что его интересует прежде всего основная масса величин или крайние для данной группы величины.

Например, разрабатывая курс лекций для студентов, не следует ориентироваться на самых способных или самых слабых студентов. Лекции, которые могут усвоить самые слабые из 200 студентов первого курса, покажутся совершенно неудовлетворительными студентам со средними способностями, составляющими 90 процентов. Точно так же лекции, которые могут заинтересовать двух-трех наиболее способных студентов, не будут усвоены основной массой студентов.

Напротив, при проектировании моста мы исходим из учета максимальной нагрузки. Мост может провалиться под тяжестью максимальной, а не средней нагрузки.

Выборочный метод исследования

Офицер информации, знакомый с теорией вероятностей и учитывающий широкую дисперсию внутри данной группы величин, будь то рост людей, дневная температура или точность артиллерийского огня, ясно представляет себе, что, отобрав десять величин из ста, он может случайно столкнуться с крайними или средними для данной группы показателями, например с самым высоким, самым низким или средним ростом людей изучаемой группы Такой разведчик обычно не делает окончательных выводов на основании изучения небольшой выборки без дополнительной работы над проблемой. Он знает, что в информационной работе многие выводы приходится делать на основе выборочного материала. Математическая статистика учит его, каким образом извлекать максимальную пользу из имеющихся выборок, допуская при этом минимум ошибок. Чтобы понимать все это, ему не требуется знать высшую математику.

Удачно избранная средняя величина СРЕДНЕЕ ЗНАЧЕНИЕ, МЕДИАНА, МОДА

$45 ООО

$15000

$10 000

• среднее арифметическое

$ 5 _7О0 (или среднее значение)

Го) _rS^if)r~l^9

$5000

<СГ> <fлb х(ь% rf^}

Ж JftцOS

$ 3 700

/вели чина, находящаяся \

I 4-МЕДИAHA I ДS Д_e

^ « /2 - после J

$3 000

(Щ1ЩЩ\1Щ I наиболее часто \

Ж Ж ilu. Ж I повторяющаяся |

'S 9 000 I ^слУ^ча"^ная величина/

Рис. 7. Среднее значение, медиана, мода.

Гор <ГФ <Гы} ч^Ь ⁽С*>

ВЕРОЯТНОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ

235

Офицер информации знает, что внутри неоднородной группы величин можно обнаружить несколько величин, далеко отстоящих в обоих направлениях от среднего для данной группы показателя. Например, среди группы студентов могут встретиться один-два чрезвычайно способных или крайне тупых студента. Из большого количества артиллерийских снарядов, выпущенных по одной цели, один или два без всякой видимой причины упадут с большим перелетом или недолетом В любой политической организации, религиозном или ином движении можно обнаружить небольшое количество фанатиков, взгляды которых все считают слишком крайними и поэтому неразумными. Можно сказать, что нормальным является такое положение, когда несколько процентов крайних для данной группы величин являются анормальными для группы в целом.

Степень отклонения крайних величин от среднего для данной группы показателя зависит обычно от трех факторов. Прежде всего она явно зависит от состава данной группы. Допустим, что в США в одном графстве живет 1000 человек в возрасте от 20 до 30 лет Можно предположить, что среди них найдется несколько человек с низким коэффициентом умственного развития. Однако, если взять 1000 человек такого же возраста, получивших недавно степень доктора философии, среди них вы, конечно, не обнаружите такого отклонения от среднего коэффициента умственного развития.

Вторым важным фактором является размер изучаемой выборки или размер группы. Мы удивимся и нам покажется забавным, если среди четырех студентов, живущих в одной комнате общежития, один будет иметь рост 1 м 98 см,а другой только 1 м 52 см. Однако, если взять всех студентов колледжа, то наличие среди них двоих с таким различным ростом ни у кого не вызовет удивления. Говоря другими словами, чем больше размер выборки, тем большей обычно будет амплитуда колебания показателей роста между самым высоким и самым низким. При условии если несколько сравниваемых групп состоят из жителей одного района, самый высокий человек в большой группе, вероятно, окажется выше самого высокого человека в маленькой группе. Точно так же дело будет обстоять с другими крайними величинами. Таким образом, математическая статистика дает

236