11

Завдання МК 2, МК 3(РГР) з навчальної дисципліни ”Математичні методи в соціології”

Теми 2 – 5

Тема МК 2. Вибірка і способи її представлення. Незміщена та зміщена точкові статистичні оцінки.

Тема МК 3 (РГР). Інтервальні статистичні оцінки. Статистична перевірка статистичних гіпотез: критерій узгодженості Пірсона

N – номер варіанта завдання

Завдання

Із партії однотипних приладів для контролю відбирають 100 екземплярів з метою визначення тривалості (в год.) безперервної роботи з моменту включення до повної відмови в роботі. На підставі наведених вибіркових даних:

МК 2. Виконати п.1), п.2)

1) побудувати інтервальний ряд. При цьому область реалізацій розбити на сім однакових інтервалів;

2) знайти числові характеристики вибіркової сукупності:

2.1) R, ,, відповідно розмах варіант вибірки, мода і медіанаінтервального статистичного розподілу вибірки;

2.2) перейти від знайденого інтервального статистичного розподілу до дискретного, варіантами якого є середини частинних інтервалів, та обчислити , ,S², , V, ,(відповідно: вибіркова середня величина (середня арифметична варіант вибірки), дисперсія вибірки та виправлена дисперсія, середнє квадратичне відхилення вибірки, коефіцієнт варіації, асиметрія і ексцес);

МК 3. Виконати п.3), п.4)

3) визначити гіпотетично, який закон розподілу має ознакa Х – тривалість безвідмовної роботи приладу; при рівні значущості =0,05 перевірити правильність висунутої нульової гіпотези;

4) при заданій надійності =0,99 побудувати довірчий інтервал для оцінки математичного очікування ознаки Х генеральної сукупності при відомому значенні _Г і нормальному розподілі генеральної сукупності.

Рекомендація: в кінці всіх варіантів завдання приведено розв’язання типового завдання.

Варіант 1.

175	195	190	166	205	185	217	180	220	191
174	187	184	200	190	222	210	192	183	223
194	177	211	190	201	182	220	161	188	215
176	186	204	170	225	190	180	212	200	191
192	178	208	199	155	191	180	196	172	187
184	188	206	190	197	167	198	194	210	176
190	182	160	202	189	181	200	211	188	207
197	193	178	207	203	174	190	179	208	187
173	180	188	198	210	190	164	182	200	191
177	193	199	211	194	207	179	187	171	201

Варіант 2

165	180	186	145	175	167	215	210	196	181
150	168	176	200	211	177	188	160	170	180
171	181	162	212	201	151	177	190	180	172
182	174	191	178	164	213	202	169	210	179
203	180	153	169	192	179	164	187	170	177
171	161	176	194	204	180	173	154	183	194
184	188	174	160	178	188	170	197	178	199
170	176	190	199	184	169	191	177	198	159
179	166	199	194	158	182	200	167	189	177
156	180	170	201	178	200	194	214	184	190

Варіант 3

156	166	135	176	168	190	150	178	186	170
146	180	171	158	186	184	169	160	188	172
164	173	181	170	193	150	191	172	160	183
166	157	188	167	177	190	179	151	169	163
172	147	156	180	140	174	193	158	182	170
159	181	166	192	200	163	168	176	154	174
150	162	177	168	190	166	152	184	170	160
172	180	142	149	159	174	189	153	204	168
192	159	167	197	177	199	170	201	161	169
160	174	203	188	160	168	179	144	174	163

Варіант 4

116	130	135	100	132	113	141	120	146	134
127	95	124	140	129	119	143	128	106	147
107	123	126	144	141	130	97	121	150	134
118	128	101	140	126	116	144	129	108	151
130	139	118	109	142	131	152	104	120	134
98	121	133	154	164	127	124	143	106	129
130	112	122	138	99	132	150	120	160	131
119	134	136	153	129	149	113	117	131	159
130	116	114	157	154	134	139	149	124	126
105	128	123	140	130	122	152	129	150	110

Варіант 5

118	113	123	119	128	107,5	133	120	127	138
124	121	130	134	118,5	126	114	142,5	120,5	140
115	122	110	123	137	121	132	124	135	120
119	125	131	118	136	113,5	120,5	133	126	142
127	118,5	137	141	119	123	129	117	120	134
121	116	125	112	127	122	128	126	120,5	128
124	118	129	126	114,5	123	120	111	130	122
119	128	113	127	118	123	132	121	123	136
124	119,5	127	131	108	118	116	123	120	129
122	126,5	128	117	121	133	125	120	127	132

Варіант 6

155	166	175	135	168	194	164	205	174	148
170	186	163	172	178	136	200	147	156	167
158	138	166	188	146	168	180	172	199	160
174	162	184	172	190	186	140	163	150	170
161	166	149	191	169	159	183	142	173	197
174	182	160	170	176	151	192	172	164	188
170	158	193	152	169	180	156	177	144	166
164	169	176	174	194	167	153	162	170	176
151	172	160	178	154	178	173	190	186	174
167	145	180	169	184	189	163	172	150	170

Варіант 7

36	47		41	28	40	29	42	46	31	37
30	23		38	42	48	40	33	43	37	46
36	42		34	37	24	43	50	32	45	40
41	31		37	42	39	29	26	43	38	51
30	40		46	38	45	52	40	44	28	34
35	43		27	31	37	42	50	33	39	46
44	40		34	45	52	39	42	50	32	37
37	29		43	48	40	54	46	38	51	60
44	36		52	65	30	37	49	44	39	58
50	45		40	55	48	33	38	42	57	63

Варіант 8

125	145	156	136	166	154	160	179	150	142
146	161	143	151	134	170	180	140	163	154
142	153	122	159	150	174	132	149	136	164
146	133	162	172	141	148	160	121	153	138
159	144	154	120	158	126	139	152	168	147
150	119	160	143	146	136	163	127	150	166
164	152	144	129	163	153	140	151	165	118
137	160	148	170	130	146	117	143	159	150
116	153	156	141	149	172	185	128	138	150
147	137	134	158	115	149	173	154	180	144

Варіант 9

115	125	135	145	127	95	137	117	140	129
130	141	100	117	146	131	142	133	120	144
136	134	147	138	126	118	104	140	128	121
99	123	129	141	130	148	143	119	133	144
132	136	149	133	106	124	134	139	120	140
119	107	128	121	138	150	126	136	165	129
128	139	117	151	130	108	122	132	140	163
123	133	152	144	116	159	134	109	162	142
136	153	124	126	157	139	128	149	110	160
127	154	138	156	160	120	140	134	150	114

Варіант 10

135	145	155	126	158	147	174	184	150	160
151	161	137	166	153	128	163	180	164	154
156	146	165	159	136	147	181	130	148	160
132	161	149	166	150	163	138	179	164	151
152	139	156	153	168	157	177	154	133	158
160	146	169	176	145	166	147	162	186	140
141	164	148	170	175	149	163	168	150	187
151	171	142	152	162	170	180	153	158	189
159	154	182	172	146	143	164	173	148	190
150	173	159	195	151	168	184	144	163	154

Розвязання типового прикладу

Приклад. Вимірювання зросту юнаків віком 17 років дало такі результати:

156	161	166	162	170	167	174	160	168	165
169	171	154	166	158	162	175	167	164	161
163	159	169	156	172	168	178	176	165	167
157	166	162	173	161	169	177	179	167	164
163	160	166	170	168	174	156	165	180	169
167	164	171	168	170	159	175	166	155	162
168	172	163	160	166	176	181	167	165	157
162	154	169	173	167	161	172	177	168	165
160	163	167	170	186	166	165	158	169	166
163	166	171	169	160	167	164	168	161	184

На підставі наведених вибіркових даних:

1) побудувати інтервальний ряд. При цьому область реалізацій розбити на вісім однакових інтервалів;

2) знайти числові характеристики вибіркової сукупності:

2.1) R, , (відповідно розмах варіант вибірки, мода і медіана інтервального статистичного розподілу вибірки);

2.2) перейти від інтервального статистичного розподілу до дискретного, варіантами якого є середини частинних інтервалів, та обчислити , ,S², , V, ,(відповідно: вибіркова середня величина (середня арифметична варіант вибірки), дисперсія вибірки та виправлена дисперсія, середнє квадратичне відхилення вибірки, коефіцієнт варіації, асиметрія і ексцес);

3) визначити гіпотетично, який закон розподілу має ознакa Х – зріст юнака; при рівні значущості =0,05 перевірити правильність висунутої нульової гіпотези;

4) при заданій надійності =0,99 побудувати довірчий інтервал для ознаки Х генеральної сукупності при відомому значенні _Г і нормальному розподілі генеральної сукупності.

Розв’язання.

1) Розмах варіант вибірки: =186-154=32см.

На підставі вибіркових даних складемо інтервальний ряд:

Таблиця 1

h=4 cм	154—158	158—162	162—166	166—170	170—174	174—178	178—182	182—186
ni	8	14	20	32	12	8	4	2

2.1) Для визначення моди інтервального статистичного розподілу знаходимо з Таблиці 1 модальний інтервал і застосуємо формулу:

де початок модального інтервалу;

довжина часткового інтервалу;

частота модального інтервалу;

частота домодального інтервалу;

частота післямодального інтервалу.

.

Для обчислення медіани побудуємо спочатку кумуляту – емпіричну функцію розподілу , яка визначає відносну частоту події ”Значення варіанти менше від х”. Застосуємо Таблицю 1, ураховуючи, що об’єм досліджуваної сукупності дорівнює 100:

Медіану обчислюємо за формулою:

де початок медіанного інтервалу;

довжина частинного інтервалу.

.

см.

2.2) Для обчислення інших числових характеристик переходимо від інтервального статистичного розподілу до дискретного, варіанами якого є середини частинних інтервалів:

Таблиця 2

xi	156	160	164	168	172	176	180	184
ni	8	14	20	32	12	8	4	2

см. Виправлена дисперсія:

см

Для порівняння оцінок варіацій статистичних рядів із різними значеннями , які не дорівнюють нулеві, вводиться коефіцієнт варіації:.

Коефіцієнт асиметрії: Ексцес: . Тут центральний емпіричний момент го порядку обчислюється за формулою:

3) Визначити гіпотетично, який закон розподілу має ознакa Х – зріст юнака; при рівні значущості =0,05 перевірити правильність висунутої нульової гіпотези.

Для знайденого статистичного розподілу (Таблиця 1) побудуємо гістограму частот

Рис.1

Таблиця 1

h=4 cм	154—158	158—162	162—166	166—170	170—174	174—178	178—182	182—186
ni	8	14	20	32	12	8	4	2

За формою гістограми частот можемо припустити, що ознака Х має нормальний закон розподілу. Отже, висуваємо нульову гіпотезу Н₀: ознака Х має нормальний закон розподілу.

Для перевірки правильності Н₀ використаємо критерій узгодженості Пірсона.

Необхідно обчислити теоретичні частоти , за розрахованими в п.2 значеннями:та нтервальним розподілом з Таблиці 1.

Обчислення теоретичних частот (нормальний закон розподілу) наведено в Таблиці 3 ( Ф – функція Лапласа, табульована в Додатку 1).

Таблиця 3

xi	xi+1	ni
154	158	8	– 2,04	– 1,42	– 0,4793	– 0,4222	6
158	162	14	– 1,42	– 0,79	– 0,4222	– 0,2852	14
162	166	20	– 0,79	– 0,16	– 0,2852	– 0,0636	22
166	170	32	– 0,16	0,464	– 0,0636	0,1772	24
170	174	12	0,464	1,09	0,1772	0,3621	19
174	178	8	1,09	1,72	0,3621	0,4573	10
178	182	4	1,72	2,34	0,4573	0,4904	3
182	186	2	2,34	2,97	0,4904	0,4986	1

Тут n =100 – об’єм вибірки.

Обчислення спостережуваного значення наведено вТаблиці 4.

8	6	2	4	0,667
14	14	0	0	0
20	22	– 2	4	0,182
32	24	8	64	2,667
12	19	– 7	49	2,579
8	10	– 2	4	0,4
4	3	1	1	0,333
2	1	1	1	1

.

Знайдемо критичне значення критерію () за таблицею густини розподілу(див.Додаток 2) за рівнем значущості та числом ступенів свободиk:

Критична область зображена на Рис.2

Рис.2

Висновок. Оскільки , немає підстав для відхилення нульової гіпотезиН₀ про нормальний закон розподілу ймовірностей ознаки Х.

4) при заданій надійності =0,99 знаходимо довірчий інтервал для ознаки Х генеральної сукупності при відомому значенні і нормальному розподілі генеральної сукупності.

За таблицею Додатка 1 значень функції Лапласа

Обчислюємо кінці довірчого інтервалу:

Отже, довірчий інтервал для середнього значення зросту буде таким:

Звідси можна стверджувати, що з надійністю .