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

книги / Теория вероятностей и математическая статистика. Прикладная статистика с использованием MS EXCEL

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
3.04 Mб
Скачать

4.1.Задание для расчетно-графической работы № 1

Сиcпользованием MS Excel найти значения квантилей

уровня р1 = i · 0,01 и р2 = 1,00 – i · 0,01 (i – номер варианта, например, дляварианта i = 5: р1 = 0,05, р2 = 0,95) дляраспределений:

– стандартного нормального (см. рис. 1.1, см. пример 1.2, используя вызов функции НОРМСТОБР (рi)),

χ2 (см. рис. 1.7, вторую часть примера 1.4, вызов функ-

ции ХИ2ОБР (1–рi; ν)),

– Стьюдента (см. рис. 1.10, пример 1.5, вызов функций t p1 , ν = – СТЬЮДРАСПОБР(2*р1),ν); t p2 , ν =СТЬЮДРАСПОБР

(2*(1–р2),ν));

– Фишера (Фишера– Снедекора) (см. рис. 1.14, , пример 1.5, FРАСПОБР (1–рi; ν; ν)).

Число степеней свободы ν для χ2-распределений Стью-

дента и Фишера (ν1 = ν2 = ν) для каждого номера варианта задания i определить выражением: ν = 3 + i.

Результаты представить в виде таблицы с указанием закона распределения, его параметров и соответствующих ему квантилей заданных уровней. Пример окна MS Excel для этой работы приведен на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Результаты выполнения работы № 1

131

Для одного из четырех конкретных законов распределения (сзаданными параметрами выполняемого варианта) построить графики функций плотности распределения (дифференциальных) f(x) и функций распределения (интегральных) F(x), аналогичные графикам на рис. 1.1. Просчет необходимых значений для построенияграфиков описан в примерах 1.1, 1.3–1.6.

Полученные графики построить в 2 экземплярах, для каждого значения вероятности р1 и р2 на отдельном графике аналогично рис. 1.2 любым способом нанести соответствующее найденное значение квантиля xp, указать области, соответствующие вероятностям событий P{X < xp} и P{X > xp}.

При отсутствии доступа к MS Excel найти указанные значения квантилей с помощью таблиц приложений [2], используя при необходимости графические процедуры интерполяции и экстраполяции табличных данных.

4.2. Задание для расчетно-графической работы № 2

Пусть случайная величина Х является расходом бензина на 100 км пройденного пути для грузового автомобиля определенной марки.

В табл. 4.1, 4.2, 4.3 приведено 30 вариантов выборок объемом n = 50, каждая выбрана из генеральной совокупности, распределенной по нормальному закону N(52,5.52) с известны-

ми параметрами а = 52 [л/100 км], σ = 5,5 [л/100 км].

Выполнить статистическую обработку данных, представленных в конкретном варианте выборки.

В работе по каждому варианту с иcпользованием MS Excel необходимо:

1.Ввести данные в столбец таблицы Excel.

2.Вычислить точечные числовые характеристики исходной выборки.

3.Построить гистограмму относительных частот и куму-

лятивную кривую по всей выборке при числе «карманов» (подынтервалов) 7–8 (см. пример 2.3).

132

4.Построить статистический ряд (дважды сохранив исходную выборку копированием в соседние столбцы таблицы,

азатем применив операцию сортировки к исходному столбцу,

см. рис. 2.3–2.4).

5.Выполнить цензуру выборки по полученному статистическому ряду: каждая выборка содержит одну грубую ошибку в порядке одного числа, которую необходимо выявить, восстановив правильное значение путем переноса десятичной точки в представлении ошибочного значения.

6.Снова вычислить точечные числовые характеристики исходной (неупорядоченной, но исправленной – отрецензиро-

ванной) выборки для первых 5 элементов, для последних 5 элементов, для всех 50 элементов. Объяснить полученную разницу результатов в зависимости от объема выборки и от наличия ошибки.

7.Повторить построение гистограммы по исправленной выборке при числе «карманов» (подынтервалов) 7–8 (см. при-

мер 2.3).

8.Найти по всей выборке доверительные интервалы с на-

дежностью 95 % для среднего при предположениях: а) дисперсия известна σ2 = 5,52 = 30,25; б) σ2 неизвестна и оценивается по выборке (см. примеры 2.7, 2.10, 2.11).

9.Найти по всей выборке доверительный интервал с надежностью 95 % для дисперсии при предположении, что мате-

матическое ожидание mx неизвестно и оценивается по выборке

(см. пример 2.11).

10.Выполнить пп. 6–7 для первых 5 элементов исходной (неупорядоченной, но исправленной) выборки.

11.Все полученные результаты по определению доверительных интервалов для среднего и для дисперсии свести в соответствующие общие таблицы с указанием условий определения доверительных интервалов. Сравнить полученные результаты с результатами пп. 6–7 и объяснить полученную разницу.

133

При отсутствии доступа к MS Excel найти точечные и интервальные оценки для среднего и дисперсии в пп. 4, 6–8 только по первым 6 элементам исходной выборки.

Таблица 4.1

Вар. 1

Вар. 2

Вар. 3

Вар. 4

Вар. 5

Вар. 6

Вар. 7

Вар. 8

Вар. 9

Вар.10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

62,1

55,7

54.8

43,1

52,4

57,5

52,0

54,7

57,7

59,4

2

59,6

60,7

52,0

54,9

54,3

47,6

58,4

45,2

52,7

47,9

3

48,9

41,2

53,6

49,3

45,7

58,8

61,9

53,3

50,0

44,9

4

48,1

60,3

55,8

49,6

51,5

54,0

62,1

49,6

50,0

53,2

5

52,4

49,1

39,8

58,0

46,9

49,0

50,1

48,7

53,1

52,2

6

52,0

57,1

47,7

37,8

53,6

44,3

51,3

47,5

50,8

45,5

7

53,5

56,2

51,5

58,2

65,7

48,4

58,5

58,2

39,7

43,3

8

48,4

52,1

47,7

46,6

48,1

60,0

5080

51,4

58,1

52,2

9

611

57,6

58,8

54,5

47,4

56,8

46,4

45,2

54,5

52,3

10

44,3

43,7

57,7

55,5

42,1

43,9

42,3

43,0

53,2

50,3

11

53,2

47,1

45,4

48,7

57,5

49,9

56,5

53,8

568

53,1

12

59,6

51,0

52,9

54,0

52,6

59,1

49,7

53,3

45,8

52,6

13

55,7

48,2

59,5

48,5

60,0

59,4

39,8

50,5

51,9

59,4

14

56,4

59,1

55,5

52,8

5,55

60,3

51,3

47,8

42,3

54,1

15

53,2

53,7

53,1

55,1

59,1

52,0

58,3

45,8

60,8

54,0

16

55,4

47,0

57,1

49,0

57,6

63,9

54,3

46,6

53,8

51,1

17

49,9

45,5

55,1

45,1

50,8

49,6

61,5

50,3

58,5

58,1

18

38,6

53,6

51,8

48,2

51,0

38.2

58,8

55,9

56,1

64,8

19

52,9

54,6

61,7

50,0

56,7

47,5

48,1

3,47

46,2

48,1

20

54,3

42,9

51,0

51,5

43,6

48,4

56,3

54,0

51,4

51,0

21

45,5

54,0

58,8

53,1

49,7

52,8

43,8

49,4

45,8

48,7

22

52,3

49,8

61,2

53,5

48,9

51,9

49,0

52,0

44,3

53,0

23

49,8

54,3

50,0

47,1

58,3

55,0

40,3

53.0

57,3

60,4

24

45,1

584

47,2

5,94

54,7

59,4

48,6

52,1

56,2

40,2

25

52,2

52,8

47,2

47,5

53,0

55,0

47,1

60,3

62,5

51,6

26

53,3

41,9

54,3

54,1

56,8

53,7

49,3

57,7

58,6

42,5

27

48,5

49,1

48,8

49,8

56,5

51,7

59,1

50,6

60,4

52,0

28

53,2

47,4

57,0

57,4

45,2

48,6

52,7

48,3

55,8

49,8

29

49,9

52,4

43,1

50,9

46,6

55,1

46,9

53,4

56,0

50,5

134

Окончание табл. 4.1

№ Вар. 1 Вар. 2 Вар. 3 Вар. 4 Вар. 5 Вар. 6 Вар. 7 Вар. 8 Вар. 9 Вар.10

30

56,1

51,8

51,9

50,8

49,1

55,6

59,4

49,8

47,7

47,8

31

51,0

45,9

565

59,1

57,8

40,5

51,6

55,7

47,8

51,9

32

55,4

49,3

52,8

49,6

49,0

45,9

53,9

51,1

55,9

4,40

33

44,0

55,3

48,2

43,7

53,7

52,3

56,8

46,1

53,7

44,9

34

42,7

46,0

39,5

54,4

48,4

50,2

46,3

42,2

41,2

59,8

35

47,3

58,4

54,9

56,4

50,5

55,0

52,0

49,4

53,8

57,1

36

59,8

41,9

48,3

60,8

55,1

51,1

49,2

50,2

52,6

59,0

37

49,4

40,4

48,8

58,7

55,8

51,2

61,0

51,9

54,4

45,2

38

59,2

50,7

58,8

56,5

51,0

48,6

54,1

61,0

43,4

57,4

39

56,8

58,4

46,7

50.2

56.1

51,9

55,6

52,1

50,6

61,1

40

48,7

54,6

52,5

56,0

49,8

55,2

59,5

46,0

57,3

52,2

41

50,2

59,1

64,8

42,6

49,6

49,8

44,2

41,6

54,3

50,1

42

56,2

57,7

49,2

42,9

52,9

51,8

44,8

47,1

47,4

50.1

43

55,0

48,7

50,5

59,9

47,6

50,0

40,0

46,1

49,9

57,7

44

59,8

46,3

53,8

49,7

46,7

616

47,3

54,7

57,6

49,0

45

54,0

54,8

46,8

56,0

64,5

46,3

60,1

50,2

46,0

49,7

46

51,1

62,9

50,6

41,2

67,4

58.5

53,5

56,1

50,6

45,3

47

53,3

56,5

60,1

54,3

55,8

46,9

54,0

48,1

49,8

46,7

48

53,1

53,8

51,4

57,5

46,1

43,0

55,1

45,9

58,0

59,0

49

49,0

44,9

47,8

58,8

51,5

46,2

45,1

51,5

56,7

47,0

50

55,3

60,0

48,4

54,7

51,9

57,3

53,4

51,4

48,7

53,5

Таблица 4.2

№ Вар.11 Вар.12 Вар.13 Вар.14 Вар.15 Вар.16 Вар.17 Вар.18 Вар.19 Вар.20

1

50,8

49,8

55,5

50,2

40,7

56,2

48,2

51,4

53,2

52,2

2

55,3

63,5

50,0

49,6

53,3

47,9

63,6

59,5

56,7

51,8

3

40,8

52,8

58,0

48,1

62,0

57,6

57,3

56,8

45,5

51,2

4

48,0

63,4

54,7

53,4

52,1

59,2

48.0

53,8

55,1

46,1

5

48,8

57,8

44,9

48,1

48,2

49,5

57,9

44,9

47,5

48,0

6

62,8

59,1

51,6

59,9

51,9

53,8

47,7

59.9

53,4

49,5

7

45,1

57,9

54,7

55,9

54,4

43,4

55,1

56,2

46,0

47,2

8

56,9

48,5

48,8

48,6

38,4

40,7

51,3

48,8

49,6

46,0

135

Продолжение табл. 4.2

Вар.11

Вар.12

Вар.13

Вар.14

Вар.15

Вар.16

Вар.17

Вар.18

Вар.19

Вар.20

9

49,9

52,9

51,4

58,6

596

62,9

48,4

54,8

53,9

44,8

10

57,3

52,5

56,9

45,8

57,0

57,6

44,6

48,5

50,1

53,7

11

53,5

55,8

55,1

56,7

49,0

61,9

56,0

44,8

41,7

53,7

12

49,4

54,3

51,0

59,0

45,6

45,8

52,1

53,1

50,2

56,3

13

53,6

55,1

63,0

56,9

58,7

57,6

44,5

57,5

49,2

48,5

14

49,0

46,7

40,1

54,3

54,3

51,2

52,4

50,1

50,7

44,9

15

57,4

52,5

48,9

51,3

44,9

48,7

51,1

46,9

51,6

58,5

16

55,6

63,9

53,9

52,6

45,3

56,3

47,6

52,0

52,5

60,4

17

62,7

5,67

50,1

51,3

45,5

56,8

54,0

50,4

51,7

41,9

18

48,9

38,1

60,1

50,6

51,9

51,8

52,0

55,1

54,9

52,5

19

65,4

46,1

46,7

47,8

43,6

53,0

56,3

42,4

59,6

43,8

20

41,6

52,1

49,5

46,3

59,0

56,0

46,2

46,7

45,0

51,5

21

60,7

54,6

54,1

46,9

42,3

53,8

56,6

52,4

56,6

49,6

22

57,5

54,4

53,0

51,3

49,4

44,6

53,6

49,5

50,3

64,4

23

42,2

47,6

50,9

50,2

53,5

49,1

54,7

546

52,1

58,4

24

53,4

51,4

57,5

52,3

51,2

42,9

51,0

45,6

51,9

39,7

25

55,7

52.3

48,9

51,1

41,6

59,8

59,4

53,3

51,7

46,5

26

56,1

43,3

40,2

4,55

57,9

49,8

44,6

48,9

49,1

59,9

27

43,9

48,4

55,3

41,3

47,8

47,8

48,9

54,0

51,4

43,7

28

46,9

60,6

50,2

51,3

42,3

49,8

49,9

57,3

50,3

49,4

29

61,1

54,5

46,6

52,6

54,2

51,8

47,6

45,8

43,9

63,3

30

52,4

64,3

46,0

56,9

40,7

48,9

55,3

50,0

51,5

53,3

31

52,3

53,0

52,4

44,0

56,0

45,6

60,0

59,2

58,4

54,3

32

50,0

58,8

57,0

49,2

50,8

51,2

50,4

50,6

49,0

51,4

33

58,3

51,4

53,1

55,6

60,8

48,8

48,7

48,9

46,1

46,8

34

47,6

51,4

43,9

53,8

49,2

48,4

4,10

57,6

46,1

52,1

35

52,9

56,6

51,9

42,7

50,7

53,5

50,2

58,4

52,7

64,0

36

62,9

53,6

49,8

50,6

45,8

43,9

60,8

50,8

54,2

45,8

37

56,7

57,3

59,2

50,3

56,0

475

54,6

57,6

50,8

43,6

38

51,3

56,3

50,7

54,4

50,1

54,0

53,6

57,0

52,9

53,1

39

54,7

48,5

51,6

51,0

59,9

46,8

54,0

53,9

51,7

47,8

40

41,0

59,0

42,7

51,1

47,0

52,5

57,1

51,0

44,8

49,0

136

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 4.2

№ Вар.11 Вар.12 Вар.13 Вар.14 Вар.15 Вар.16 Вар.17 Вар.18 Вар.19 Вар.20

41

4,34

50,2

59,2

53,5

63,5

56,7

50,7

45,5

56,7

530

42

44,5

51,0

50,5

48,5

52,1

61,8

48,8

45,7

45,7

46,7

43

46,5

45,1

57,3

47,8

57,5

53,0

51,2

52,2

47,2

48,1

44

54,0

31,4

53,5

52,2

49,0

52,9

61,6

49,3

60,0

53,2

45

48,6

54,1

56,6

50,5

51,3

51,3

47,6

48,5

54,0

49,0

46

50,5

54,7

59,8

45,1

49,1

50,9

54,9

52,6

4,78

51,0

47

53,1

51,9

56,1

53,4

49,4

44,3

53,5

48,8

57,1

58,7

48

53,0

45,8

54,1

56,3

43,7

53,7

63,1

53,7

56,5

59,3

49

54,7

52,3

50,5

56,1

53,2

59,8

56,8

49,9

50,5

54,5

50

58,6

55,9

50,5

57,7

47,8

54,4

50,3

49,6

49,2

50,9

Таблица 4.3

№ Вар.21 Вар.22 Вар.23 Вар.24 Вар.25 Вар.26 Вар.27 Вар.28 Вар.29 Вар.30

1

51,7

48,2

54,3

51,0

42,3

54,8

49,4

49,5

62,5

55,3

2

47,6

46,1

57,0

54,4

47,7

66,6

50,3

57,5

53,8

44,9

3

55,9

52,6

42,5

53,4

50,9

53,3

62,8

57,3

49,3

53,6

4

490

64,9

46,1

58,6

51,6

51,4

54,5

58,6

52,1

46,8

5

53,7

54,0

55,9

57,4

61,2

55,0

50,8

53,2

56,5

45,3

6

57,3

57,5

52,2

50,6

45,8

39,1

63,8

53,2

50,0

48,0

7

52,6

53,6

49,5

44,4

51,4

54,3

55,4

50,3

46,8

44,0

8

44,7

48,4

57,5

50,9

5,31

56,8

59,5

52,5

48,3

60,4

9

54,3

54,0

44,6

48,7

61,2

42,1

44,4

59,5

46,5

61,7

10

56,5

49,2

51,1

68,7

54,3

58,5

48,4

47,7

45,9

52,0

11

51,0

54,1

57,5

57,0

58,9

39,5

49,9

57,2

40,9

47,0

12

52,5

57,2

48,7

48,8

51,4

53,4

38,4

38,7

47,3

48,7

13

58,3

48,1

52,7

43,5

39,9

53,5

54,0

49,1

57,6

46,3

14

60,8

54,3

51,7

51,0

55,0

49,8

49,6

52,7

53,7

43,2

15

60,6

58,5

55,8

50,7

60,4

54,1

39,8

55,6

59,1

50,3

16

48,3

49,6

50,1

42,5

55,5

566

50,2

39,8

55,1

50,0

17

44,5

48,2

43,4

51,8

46,1

48,1

54,6

57,5

54,1

51,1

18

58,2

53,8

55,8

48,8

40,2

43,3

50,8

45,6

50,1

54,1

19

52,4

53,3

62,0

530

53,7

54,3

54,2

62,4

60,5

48,7

137

Окончание табл. 4.3

Вар.21

Вар.22

Вар.23

Вар.24

Вар.25

Вар.26

Вар.27

Вар.28

Вар.29

Вар.30

20

51,6

53,0

58,1

47,8

60,2

50,3

56,3

57,0

4,19

44,0

21

45,0

53,9

64,1

52,4

47,3

43,8

51,4

54,0

54,4

58,4

22

50,3

50,8

55,2

55,8

47,5

52,8

50,5

53,9

46,5

52,3

23

51,5

49,8

50,1

50,9

55,4

51,0

53,6

49,1

48,3

67,5

24

53,1

4,17

49,9

54,1

61,4

49,7

51,3

50,4

54,6

51,6

25

46,2

51,2

54,7

58,5

56,4

65,3

56,4

50,7

53,4

50,0

26

56,7

55,1

46,8

54,7

52,0

43,5

51,2

43,8

51,6

52,2

27

47,2

58,3

60,5

51,9

59,0

53,1

52,9

49,2

47,1

51,9

28

57.4

48,4

47,0

54,7

63,9

43,8

4,30

548

51,7

55,0

29

63,7

43,3

44,1

52,9

52,8

58,5

51,5

47,4

49,2

56,0

30

58,0

58,5

4,05

49,0

57,1

53,5

49,7

55,3

50,0

52,3

31

56,8

40,9

55,8

55,8

47,4

46,1

44,1

41,9

41,0

52,5

32

42,9

53,7

65,5

56,1

47,5

55,3

55,8

43,6

58,7

52,9

33

42,7

57,9

46,5

51,2

57,9

56,9

49,6

49,6

54,2

55,0

34

53,2

47,0

54,2

50,8

56,7

50,6

60,1

52,4

49,7

54,0

35

56,4

40,3

50,3

50,9

55,8

52,8

53,1

49,1

50,3

50,1

36

54,5

44,3

48,2

47,0

51,4

63,4

51,8

60,5

42,4

45,6

37

50,2

48,9

54,1

60,1

52,3

61,5

65,5

53,9

60,9

54,4

38

55,5

44,0

47,1

55,6

60,4

55,4

45,5

53,8

52,5

51,2

39

53,4

58,6

61,7

60,8

51,2

54,7

44,1

46,6

55,7

57,3

40

62,8

49,7

60,8

57,7

39,6

44,1

51,1

53,1

55,6

46,7

41

52,6

50,5

54,0

58,1

44,4

59,5

56,7

48,2

45,5

538

42

41,7

58,4

55,0

60,1

57,2

51,3

51,4

49,2

54,0

49,9

43

52,6

52,7

62,5

44,6

49,3

49,6

42,4

43,2

51,9

53,3

44

56,1

50,7

56,4

54,6

49,9

55,4

55,6

52,9

55,2

39,6

45

52,4

54,4

51,5

51,1

48,9

44,7

50,3

55,4

57,3

59,9

46

57,6

58,3

52,3

43,6

47,4

55,9

51,0

55,4

47,2

40,4

47

52,9

51,2

56,0

55,7

53,7

51,5

49,9

50,5

50,6

49,8

48

49,3

48,6

50,0

46,6

53,1

46,7

42,0

55,9

54,6

43,6

49

57,6

50,2

54,5

54,5

55,9

44,3

50,2

58,2

55,0

52,0

50

43,4

61,1

47,9

56,7

55,3

52,9

38,2

46,7

58,0

51,1

138

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3. Задание для расчетно-графической работы № 3

Исходными данными являются выборка, использованная в расчетно-графической работе № 2, и соседняя выборка следующего варианта (для варианта с выборкой № 30 соседней выборкой считать выборку № 1).

Выполнить цензуру обеих выборок по полученным статистическим рядам (см. работу 2) – каждая выборка содержит одну грубую ошибку в порядке одного числа, которую необходимо выявить, восстановив правильное значение путем переноса десятичной точки в представлении ошибочного значения. Дальнейшие действия выполнять с исправленными выборками.

Выполнить проверку статистических гипотез по выборке выполняемого варианта для уровня значимости α = 0,01:

1.H0 : m = 52 – средний расход топлива статистически соответствует норме52 л/100 км (см. табл. 3.2, примеры3.1, 3.6);

2.H0 : X N (a,σ2 ) , то есть по критерию Пирсона про-

верить гипотезу о том, что случайная величина Х – расход топлива имеет нормальное распределение (см. пример 3.10). При проверке обязательно проверять условие npi > 5, обеспечивая его объединением «карманов» или варьированием их границ (длины «карманов» можно иметь разные).

Выполнить проверку следующих статистических гипотез по выборке выполняемого варианта и соседней выборке для уровня значимости α = 0,01;

3. H0 : m1 = m 2 – средние расходы топлива по двум вы-

боркам статистически различаются незначимо (см. табл. 3.2,

примеры 3.2, 3.7);

139

4. H0 : σ12 = σ22 – статистические вариации расхода топлива

по двум выборкам статистически различаются незначимо (см. табл. 3.3, примеры 3.4, 3.8). В этом тесте дисперсия первой выборки должна быть больше дисперсии второй выборки ( s12 > s22 , см. строку 4 табл. 3.3).

При отсутствии доступа к MS Excel выполнить проверку указанных гипотез только по первым 6 элементам используемых выборок при определении критических точек по таблицам приложений [2].

140