Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Математическая обработка результатов анализа (3)

.pdf
Скачиваний:
42
Добавлен:
09.07.2019
Размер:
62.4 Кб
Скачать

Математическая обработка результатов анализа

Занятие №3

Пример 1.

При определении концентрации раствора серной кислоты по фиксанальному раствору щелочи получили следующие результаты (объём кислоты): 18,77; 18,88; 18,92; 18,40; 18,35; 18,54 мл. Рассчитайте относительное значение доверительного интервала среднего для доверительной вероятности 95%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(xi

-

 

)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

=

= 0,10 мл

 

 

 

x = t f =5,P =0,95 S

 

= 2, 57 × 0,10 = 0, 26 мл

 

n (n -1)

 

 

 

 

x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= D

 

=

0, 26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

x

 

= 0, 014 = 1, 4%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x

18, 64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 2.

При определении массовой доли карбоната кальция в образце получили следующие значения массовой доли: 18,84; 18,81; 18,70; 18,69; 18,77; 18,61 (%). Сколько всего измерений требуется выполнить, чтобы относительный доверительный интервал среднего значения для доверительной вероятности 95% и допущении, что средние значения подчиняются нормальному закону распределения Гаусса-Лапласа (использовать аргумент "u" вместо "t") было меньше 0,4%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(xi

-

 

 

 

)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- рассчитываем выборочный стандарт Sx

=

 

 

 

x

= 0, 086 мл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n -1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- доверительный интервал среднего значения D

 

 

 

 

= t f =5,P =0,95

S

x

 

= uP=0,95

Sx

 

= 1, 96

S

x

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= D

 

´100% = 1, 96

 

 

 

 

Sx

 

 

 

 

 

 

 

 

- относительное значение ε

 

x

 

 

 

´100%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1, 96

 

 

Sx

´100 £ 0, 4

 

 

 

1, 96

Sx

 

 

´100 £

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x n

 

 

 

0, 4x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

x

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n ³ 1, 96

 

 

´100

 

 

 

n ³ 1, 96

 

´100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 4x

 

 

 

 

 

 

 

0, 4x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 086

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n ³ 1, 96

 

 

 

 

 

 

´100

 

= 5, 48 = 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 4 ´18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 3.

Ваня выполнил 8 измерений и получил выборочный стандарт Sx=0,76 в то время, как Маня выполнила 4 измерения и получила выборочный стандарт Sx=0,41. Сколько измерений должен был выполнить Ваня, чтобы получить доверительный интервал среднего значения такой же как у Мани, при условии, что выборочный стандарт равен генеральному, а распределение средних описывается функцией ГауссаЛапласа (u=const), а не Стьюдента?

D

 

 

= t f ,P

S

x

 

= uP

Sx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

1 = D

 

 

 

 

 

 

 

 

S

x1

 

= u

 

 

Sx 2

 

 

=

Sx1

 

 

x

x

2

 

 

u

P

 

 

P

 

 

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n1

 

 

n2

1

 

Sx 2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

x1

 

2

 

 

 

 

 

0, 76

 

2

 

 

 

 

 

 

 

n1 =

 

 

n2

 

 

n1

=

 

 

 

´ 4 = 13, 7 = 14

 

 

 

 

 

Sx 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 4.

Ваня выполнил 9 измерений и получил выборочный стандарт Sx=0,63 в то время, как Маня выполнила 14 измерений и получила выборочный стандарт Sx=0,42. Можно ли считать измерения Вани и Мани гомоскедастичными?

 

S 2

 

S

x 2

2

 

0, 63 2

- рассчитаем критерий Фишера F =

 

x 2

=

 

 

=

 

 

= 2, 25

 

2

 

 

 

 

S

x1

 

Sx1

 

0, 42

 

- критическое значение критерия для доверительной вероятности 95% и объема выборок 9 и 14 составляет Ff1 =8, f2 =13,P =0,95 = 2, 77 следовательно, результаты являются равнорассеяными с вероятностью >95%

Пример 5.

Ваня выполнил 5 измерений и получил среднее значение 11,18 при выборочном стандарте Sx=0,28 в то время, как Маня выполнила 5 измерений и получила среднее значение 11,09 при выборочном стандарте Sx=0,26.

Можно ли считать измерения Вани и Мани гомоскедастичными?

Если измерения равнорассеянные, рассчитайте средневзвешенное стандартное отклонение (квадратный корень из средневзвешенной дисперсии).

Рассчитайте критерий Стьюдента, одинаковы ли результаты измерений?

Рассчитайте среднее значение результатов Вани и Мани.

Рассчитайте доверительный интервал среднего значения

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

0, 28

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- F =

S

=

Sx 2

 

=

 

= 1,16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 6, 36

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Ff

=4, f

=4,P =0,95

 

- результаты равнорассеяны, можно

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

Sx1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

0, 26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рассчитать средневзвешенную дисперсию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S 2 =

S 2

(n −1)

+ S 2

(n −1)

=

0, 282 × 4 + 0, 262 × 4

 

= 0, 073

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= S 2 = 0, 27

-

1

1

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

n1 + n2 − 2

 

 

 

 

5 + 5

− 2

 

 

 

 

 

 

 

1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2

1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

11,18 −11, 09

 

 

×

 

 

 

= 0, 53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

t =

 

 

 

 

×

 

 

n1n2

 

 

 

5× 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S1,2

 

 

 

n1 + n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 + 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Критерий

Стюдента

для

 

доверительной

вероятности

95%

 

t f =8,P =0,95 = 2, 31 > 0, 53 - результаты

одинаковы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2 =

 

 

1n1 +

 

2 n2

=

11,18× 5 +11, 09 × 5

= 11,14

- рассчитаем среднее значение (средневзвешенное)

 

 

x

x

x

 

 

n1 + n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 + 5

 

 

 

 

 

1,2 = t f =8,P =0,95

 

 

 

S1,2

 

= 2, 31×

0,

31

 

= 0, 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n1 + n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10