1 Теоретическая часть
Проверка равномерности выполняется с помощью критерия «хи-квадрат»:
-
значение хи-квадрат рассчитывается по каждой сформированной гистограмме по формуле (1.1)
, (1.1)
где – количество разрядов гистограммы;
ni – фактическое количество реализаций в i-м разряде гистограммы;
Fi – теоретическое количество реализаций для i-го разряда гистограммы.
-
в соответствии с числом степеней свободы – 1, заданным уровнем значимости 0,05 по таблице распределения критерия находится его критическое значение, сопоставляется это значение с рассчитанным значением и делается вывод о равномерности распределения.
-
Вычисление коэффициента автокорреляции производится по формуле (1.2)
, (1.2)
где xi, xi+k – соответственно первое и второе число выборочной пары;
k – постоянный параметр, выбирается из таблицы 1;
n – количество пар чисел, используемых для расчета коэффициента;
m2 – выборочная дисперсия совокупности сформированной последовательности чисел.
-
Для расчета выборочных моментов можно воспользоваться формулами для нахождения начальных и центральных моментов:
Начальный момент порядка k случайной величины Х
Центральный момент порядка k случайной величины Х
Кроме того, необходимо вычислить первый и второй момент по одномерной гистограмме.
M = интеграл от 0 до 1 х по dx;
D = интеграл от 0 до 1( х-0.5)^2 по dx
Для выборочных значений математического ожидания следует проверить, попадает ли оно в заданный доверительный интервал уровня 0.95:
,
где 0,5 – теоретическое значение математического ожидания случайной величины;
d – доверительный интервал уровня.
Доверительный интервал определяется выражением (1.3):
, (1.3)
где t – квантиль функции распределения Лапласа (значение аргумента, при котором значение функции по условию задачи равно , т. е. равно 0,475). Для указанного уровня квантиль равна 1,96;
2 Экспериментальная часть
Проверка равномерности проводится на основе построения одномерной, двумерной и трехмерной гистограмм с различными объемами выборок случайных чисел.
Теоретическое математическое ожидание M(x) = 0.5, теоретическая дисперсия D(x) = 0.8333.
-
Одномерная гистограмма для выбора малого размера
Одномерная гистограмма для выборки малого размера представлена на рисунке 1.
Параметры:
-
= 5.014084507042253 (равномерность подтверждается);
-
r = 0.10878676181871672;
-
dMx = 0,204433847195469;
-
M1 = -8.443949764754712e-17;
-
M2 = 0.09627123437847274;
-
M3 = -0.006620213712021431;
-
M4 = 0.015816820368322708;
-
A1 = 0.545615834146923;
-
A2 = 0.3939678728503152;
-
A3 = 0.31338911555982085;
-
A4 = 0.2619494723549331.
Рисунок 1 – Гистограмма выборки малого размера
1.2 Одномерная гистограмма для выборки среднего размера.
Одномерная гистограмма для выборки среднего размера представлена на рисунке 2.
Параметры:
-
= 3.488126649076525 (равномерность подтверждается);
-
r = 0,00775421538034489;
-
dMx = -0,014337;
-
M1 = -2.8033863708872686e-16;
-
M2 = 0.08791701958580975;
-
M3 = -0.001750360659346211;
-
M4 = 0.013429484546634306;
-
A1 = 0.5055509330139264;
-
A2 = 0.3434987654570609;
-
A3 = 0.26079882326542214;
-
A4 = 0.21003183965668737.
Рисунок 2 – Гистограмма выборки среднего размера
1.3 Одномерная гистограмма для выборки большого размера
Одномерная гистограмма для выборки большого размера представлена на рисунке 3.
Параметры:
-
= 3.1562499999999996 (равномерность подтверждается);
-
r = 0.3087573467095948;
-
dMx = -0,009822;
-
M1 = -1.249000902703301e-16;
-
M2 = 0.08593484672733048;
-
M3 = 0.004110520132883868;
-
M4 = 0.012592167397519121;
-
A1 = 0.4784209306930806;
-
A2 = 0.3148214336525638;
-
A3 = 0.23695374212358675;
-
A4 = 0.1908634751343997.
Рисунок 3 – Гистограмма выборки большого размера