Математическая обработка результатов анализа (3)
.pdfМатематическая 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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|