Министерство образования и науки Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия НОВОСИБИРСК 2011 УДК 519.2(075.8) М34 Рецензенты: А. Г. Пинус, д-р физ.-мат. наук, проф., Т. М. Назарова, кандидат физ.-мат. наук, доц., Работа подготовлена на кафедре высшей математики для студентов нематематических специальностей М34 Математическая статистика. Примеры и задачи : учебное пособие / М. Ю. Васильчик, А. П. Ковалевский, И. М. Пупышев и др. — Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2011 — 84 с. ISBN 978-5-7782-1721-8 Настоящее учебное пособие подготовлено для студентов очного и заочного отделений технических направлений и специальностей, изучающих теорию вероятностей и математическую статистику в обычном объеме. При его написании были использованы методические разработки и другие материалы, ранее изданные кафедрой высшей математики НГТУ. Эти материалы включены в текст пособия без ссылок, за что мы приносим свои извинения. Все замечания по содержанию данной работы просим передавать на кафедру высшей математики. Они будут с благодарностью приняты и учтены в следующих изданиях. УДК 519.2(075.8) ISBN 978-5-7782-1721-8 c Васильчик М.Ю., Ковалевский А.П., Пупышев И.М., Тренева Т.В., Хаблов В.В., Шефель Г.С., 2011 c Новосибирский государственный технический университет, 2011 Оглавление Глава 1. Основы выборочного метода § 1.1 Выборка. Базовые понятия математической статистики. § 1.2 Выборочные характеристики . . . . . . . . . . . . . . . . . § 1.3 Точечные оценки параметров распределения . . . . . . . § 1.4 Интервальные оценки параметров распределения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава 2. Проверка статистических гипотез. § 2.1 Основные сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . § 2.2 Сравнение выборочной средней с гипотетической генеральной средней нормальной совокупности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . § 2.3 Сравнение исправленной выборочной дисперсии с гипотетической генеральной дисперсией нормальной совокупности. . . . . . . . . . . . . . § 2.4 Сравнение дисперсий двух нормальных генеральных совокупностей. . . § 2.5 Сравнение средних двух генеральных совокупностей. . . . . . . . . . . . § 2.6 Проверка гипотезы о виде распределения генеральной совокупности по критерию Пирсона (критерий x2 ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.1 Проверка гипотезы о нормальном распределении генеральной совокупности по критерию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.2 Проверка гипотезы о равномерном распределении генеральной совокупности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.3 Проверка гипотезы о распределении генеральной совокупности по закону Пуассона. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава 3. Метод наименьших квадратов и элементы регрессионного анализа. § 3.1 Предварительные сведения. Метод наименьших квадратов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . § 3.2 Проверка гипотезы о значимости выборочного коэффициента корреляции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . § 3.3 Уравнения линейной регрессии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ПРИЛОЖЕНИЕ. Таблицы 4 4 8 10 14 21 21 24 28 31 33 37 37 40 42 46 46 48 55 i Литература xxiv 3 Глава 1 Основы выборочного метода 1.1 Выборка. Базовые понятия математической статистики. ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ. X,Y, . . . — имена случайных величин, чьи законы распределения неизвестны (или известны лишь частично) и подлежат исследованию. Если X — такая случайная величина, то ее в математической статистике называют генеральной совокупностью. Для исследования производят n независимых наблюдений, в которых получают значения → -X = (X1 , X2 , . . . , Xn ) — выборку объема n из генеральной совокупности. Если элементы выборки упорядочить: X(1) , X(2) , . . . , X(n) ), (X(1) à X(2) à . . . à X(n) , то результат называют вариационным рядом. Число X(n) − X(1) называется размахом выборки. Аналогом функции распределения в статистике является выборочная, или эмпирическая функция распределения: F ∗ (x) = nx , где nx — число элеn ментов выборки, меньших, чем x. График F ∗ (x) имеет вид, как на рис.1 Если обозначить nk — количество элементов выборки, равное Xk , то nk — относительные частоты наблюдаечисла nk — частоты, а wk = n мых значений. Если nk имеет (локально) максимальное значение, то соот→ -ветствующее Xk называют модой выборки X . → -- 1.1. Для выборки X = (5, 1, −2, 10, 1, 5, 5, 3, 5, 6) построить вариационный ряд и определить моды. 4 F∗ 1 2/n 1/n X(1) O X(3) X(2) x X(n) Рис. 1 РЕШЕНИЕ. Вариационный ряд X(1) , X(2) , . . . , X(10) = (−2, 1, 1, 3, 5, 5, 5, 5, 6, 10) . Модами являются значения 1 и 5. Размах выборки равен 12. Выборочный ряд распределения — это такое представление вариационного ряда: X w X(1) w1 X(2) w2 ... ... 1.1 (Продолжение). Для примера, приведенного выше, построить выборочный ряд и график выборочной функции распределения. X −2 1 3 5 6 10 РЕШЕНИЕ. w 0, 1 0, 2 0, 1 0, 4 0, 1 0, 1 Эмпирическая функция распределения приведена на рис.2 1 0, 9 0, 8 F ∗ (x) 0, 4 0, 3 0, 1 −2 O 1 3 5 6 Рис. 2 5 10 x Аналогом плотности распределения в статистике является гистограмма. Для любого набора чисел x0 , x2 , . . . , xr если x0 à X(1) и X(n) à xr , тоnопределены значения n1 ,n2 ,. . .,nr , где nk — число значений в выборке, попавших в промежуток Dk = [xk−1 , xk ), k = 1, 2, . . . , r − 1. Последний промежуток Dr , делаем замкнутым: Dr = [xr −1 , xr ]. Числа nk это частоты попадания элементов выборки в промежуток Dk . По определению функция n f ∗ (x) принимает на промежутке Dk постоянное значение, равное k , где nhk hk = xk − xk−1 — длина промежутка Dk . Часто длину hk выбирают постоянной hk = h, а число промежутков r определяют по формуле Стеджеса : r = log2 n + 1. xr − x1 . Вне проЗдесь [. . .] — целая часть числа. При этом выборе h = r ∗ межутка [x0 , xr ] значение функции f (x) полагают равным нулю. Так построенная функция f ∗ (x) называется гистограммой. Ее графиком является ступенчатая фигура. Суммарная площадь под всеми ступеньками всегда равна n1 n2 n1 n2 n · h1 + · h2 + . . . = + + . . . = = 1. nh1 nh2 n n n f ∗ (x) nr nhr n2 nh2 n1 nh1 x0 O x1 xr x Рис. 3 1.1 (Продолжение). Для рассматриваемого примера построить гистограмму. РЕШЕНИЕ. r = [log2 n] + 1 = [log2 10] + 1 = 4. При выборе x0 = −2 и x4 = 10 получаем: h = 3, n1 = 1, n2 = 3, n3 = 5, n4 = 1. 6 f ∗ (x) 5/30 3/30 1/30 −2 4 1 O 7 10 x Рис. 4 Другое приближение плотности распределения с помощью выборки — полигон частот. Это — ломаная, соединяющая середины верхних оснований прямоугольников, образующих гистограмму. Звенья ломаной спроектированы на отрезки одинаковой длины и площадь под графиком полигона равна единице. 5/30 f ∗ (x) 3/30 1/30 −2 O 1 4 7 Рис. 5 10 x Гистограммой частот называется гистограмма, умноженная на объем выборки n. В этом случае суммарная площадь под всеми ступеньками равна n2 n1 ·h + · h + . . . = n1 + n2 + . . . = n. h1 1 h2 2 1.2 По выборке объема n = 100 построена гистограмма частот: 7 y ) 18 z 12 8 4 O 2 4 6 x 8 Рис. 6 Чему равно значение z ? РЕШЕНИЕ. Вычисляя площадь под ступеньками, приходим к равенству 68+ 2z = 100, откуда z = 16. 1.2 Выборочные характеристики Для выборочного ряда распределения X nk Число X = 1 n X(1) n1 X(2) n2 ... ... n X(1) · n1 + X(2) · n2 + . . . = 1X n k= 1 Xk называется выбороч- ным средним. 1.1 (Продолжение). Найти выборочное среднее для нашего примера. X −2 1 3 5 6 10 РЕШЕНИЕ. nk 1 2 1 4 1 1 X = −2 · 1 + 1 · 2 + . . . + 10 · 1 = 3, 9 . Число S2X = S2 = Dв X = n 2 2 2 1 1X = n X(1) − X · n1 + X(2) − X · n2 + . . . p = n l =1 Xl − X на- зывают выборочной дисперсией; S = sв X = Dв X — выборочное среднее квадратическое отклонение. В случае, когда числа Xn целые, а X — нет, 8 более удобной для устного счета является формула 2 Dв X = X 2 − X = n 1 2 2 1X 2 2 X(1) · n1 + X(22) · n2 + . . . − X = X −X 10 n l =1 l 1.1 (Продолжение). Для текущего примера найти выборочную дисперсию. РЕШЕНИЕ. 1 2 Dв X = (−2) · 1 + 12 · 2 + 32 · 1 + 52 · 4 + 62 · 1 + 102 · 1 − 3, 92 = 10 p = 8, 369; sв X = 8, 369 ≈ 2, 892 9. n 1X k Xl назыДля любого натурального значения k число mk = X k = n l =1 вается k-м выборочным моментом. Свойства выборочных математического ожидания и дисперсии. 1. Если X = C — постоянная, то X = C. 2. Если C — постоянная, то CX = CX. 3. Если X = C — постоянная, то Dв X = 0. 4. Если C — постоянная, то Dв X + C = Dв X. 5. Если C — постоянная, то Dв CX = C2 Dв X. 1.3 Найти выборочные среднее и среднее квадратическое отклонение X 123, 4 128, 4 133, 4 . для вариационного ряда nk 4 1 5 РЕШЕНИЕ. Заметим, что значения в выборке следуют друг за другом с шагом h = 5. Это позволяет представить X в виде X = 5 · Y + 128, 4. ВаY −1 0 1 . Для Y выборочные риационный ряд для Y имеет вид n 4 1 5 характеристики вычисляются легко: 2 Y = 0, 1 . SY2 = Y 2 − Y = 0, 9 − 0, 01 = 0, 89 . По свойствам 1–5 Dв (5 · Y + 128, 4) = X = 5 · Y + 128, 4 = 5 · Y + 128, 4 = 128, 9. S2X = p Dв (5 · Y ) = 25 · SY2 = 22, 25 . Отсюда sвY = SY = 22, 25 ≈ 4, 717 . Задачи для самостоятельного решения. → -1.4 Дана выборка X = (4, 0, 9, 0, 4, −3, 2, 4, 5, 4) из генеральной совокупности. Произвести необходимые вычисления и 1) построить вариационный ряд; 2) определить моды выборки; 9 3) по формуле Стеджеса найти число интервалов для построения гистограммы и построить ее; 4) найти выборочные: среднее, дисперсию, исправленную дисперсию; 5) построить график выборочной функции распределения. 1.5 Выполнить задания предыдущей задачи для выборки → -X = (11, 2, 6, 7, 6, −1, 4, 6, 2, 6). 1.6 Найти выборочные среднее и среднее квадратическое отклонение для X 131, 7 136, 7 141, 7 . выборочного ряда nk 3 2 5 1.3 Точечные оценки параметров распределения Пусть распределение генеральной совокупности известно частично, например его функция распределения содержит один или несколько неизвестных параметров q = (q1 , q2 , . . .) Для определения этих параметров используют статистики. Статистика — это функция, значения q∗ которой → -зависят от выборки X и которая используется для (приближенного) на→ -- → -- ∗ ∗ хождения значения q ≈ q X . Такие функции q X называются точечными оценками параметров q. Например, часто используется оценка a ≈ X для неизвестного математического ожидания M(X ) = a генеральной совокупности X . Для оценки дисперсии s2 можно использовать статистику Dв X = S2 . Важнейшим для анализа является следующее соображение: каждое значение Xi можно рассматривать как значение случайной величины, имеющей то же распределение, что и генеральная совокупность X , и случайныевеличины Xi и X j независимы при i ≠ j. То → -- гда любая статистика q∗ X — случайная величина, закон распределения которой определяется законом распределения генеральной совокупности. → → -- -- ∗ ∗ = q, то оценка q X называется несмещенной. НаЕсли M q X 1 пример, M X = M n X n 1X n M (Xl ) = 1X M (X ) = M (X ) . n l =1 Таким образом X — несмещенная оценка математического ожидания a = n−1 2 M (X ) . Можно показать, что M S2 = s . Поэтому оценка S2 — n смещенная оценка параметра s2 = D(x). Несмещенной является оценка n 2 S. S20 = n−1 n l =1 Xl = n l =1 Методы получения оценок параметров распределения. 10 Из всех методов рассмотрим два. I. Метод моментов. Он основан на требовании равенств: для q = q∗ mk = X k , где X k — k-й выборочный момент, а mk = M X k — момент k-го порядка генеральной совокупности. Получение оценки методом моментов складывается из следующих трех этапов: 1. Записать (или вычислить) выражение mk = mk (q) = M X k . 2. Выразить q через M X k . 3. Заменить q на q∗ , а M X k на X k . 1.7 Известно, что X ⊂ = N a, s2 . Найти оценки параметров распределения a, s2 по методу моментов. РЕШЕНИЕ. Параметров распределения — два. Выпишем два уравнения для этих двух неизвестных: 1) 2) m1 a, s2 = M(X ) = a; m2 a, s2 = M(X 2 ) = M X 2 2 + D(X ) = a2 + s2 . a = M(X ); 3) s2 = M X 2 − M X 2 2 . a∗ = X ; s2 ∗ = X 2 − X 2 = DВ (X ). II. Метод максимального правдоподобия. Он основан на том соображе→ -нии, что если была реализована выборка X, то пара метр q должен быть та → -- ким, чтобы вероятность этого события была максимальной. Если P q, X — эта вероятность, то по необходимому условию экстремума производная этой функции по переменным q есть ноль. Если q = (q1 , q2 , . . .), то все 11 → -- ∂P q, X → -- = 0. Функция P q, X называется функ∂qi → -цией правдоподобия, соответствующей выборке X. По теореме умноже → -- n → ∂P q, X -- Y ния вероятностей P q, X = P (q, Xl ) . Вместо уравнений = ∂qi l =1 частные производные 0 технически более удобными являются равносильные уравнения → -- ∂ ln P q, X ∂qi = 0, i = 1, 2, . . . Систему этих уравнений и решают для определения параметровраспреде→ -- → -- ∗ ления. Если q X — решение этой системы, то говорят, что q∗ X — это оценки параметров распределения q, полученные по методу максимального правдоподобия. Изложенное выше справедливо для случая дискретного распределения генеральной совокупности X . Аналогично для распределения, имеющего плотность f (q, x), функцией правдоподобия, соответствующей выборке → -- → -- X , называют P q, X = n Y f (q, Xl ) и для определения параметров рас- l =1 пределения решают ту же систему уравнений → -- ∂ ln P q, X ∂qi → -- = 0, i = 1, 2, . . . Решение этой системы q∗ X — это оценки параметров распределения q, полученные по методу максимального правдоподобия. 1.8 Известно, что закон распределения генеральной совокупности X име- X P x1 x2 , где x1 и x2 — известные числа. Требуется опредеp 1− p лить параметр p по методу максимального правдоподобия. → -РЕШЕНИЕ. Пусть в выборке X содержится m значений x1 , остальные n − m — значения x2 . Тогда ет вид → -- P q, X = m) ln(1 − p). n Y l =1 → -- P p, Xl = pm (1 − p)n−m . ln P q, X = m ln p + (n − → -- ∂ ln P p, X m n−m = 0 равносильно − = 0, или m = np, p 1− p → -m m откуда p = . Таким образом, p∗ X = — оценка максимального Уравнение ∂p n n правдоподобия параметра p. 12 1.9 Произведена выборка объема n из генеральной совокупности X ⊂ = N a, s2 . Построить оценки параметров a, s2 по методу максимального правдоподобия. РЕШЕНИЕ. Вычислим функцию правдоподобия → -- P a, s, X = n Y l =1 f (a, s, Xl ) = n Y 1 √ s 2p l =1 e − (Xl − a) 2s2 2 . Определим значения параметров, при которых эта функция, или, что равносильно, функция n 2 X → -- 1 1 (Xl − a) = − ln(2p) − n ln s − ln P a, s, X = − ln(2p) − n ln s − 2 2 2s 2 l =1 n 2 X − 2aX + a2 . Если паре (a, s) соответствует максимум этой функ2 2s ции, то → -- ∂ ln P a, s , X = 0; ∂a → ∂ ln P a, s, X = 0; ∂s X − a = 0; 1 − 1 X 2 − a2 = 0. 3 или s s Окончательный вид оценки максимального правдоподобия: a∗ = X ; Заметим, что для нормального распре 2 2 ∗ s = X 2 − X = Dв X. деления эти оценки совпали с полученными по методу моментов. Задачи для самостоятельного решения. 1.10 Применить метод моментов и найти оценку q для равномерного распределения X ⊂ = U (0, q) . 1.11 Применить метод моментов и найти оценки q1 , q2 для равномерного распределения X ⊂ = U (q1 , q2 ) . 1.12 Применить метод моментов и(найти оценку q для показательного расqe−qx , x á 0; пределения с плотностью f (x) = 0, x < 0. → -- 1.13 Для выборки X ⊂ = P(q) применить метод моментов и найти оценку q. (Распределение Пуассона: pn = e−q · → -- qn , n! n = 0, 1, 2, . . .) 1.14 Для выборки X ⊂ = N(q, 1) применить метод моментов и найти оценку q. 13 → -- 1.15 Для выборки X ⊂ = N(0, q) применить метод моментов и найти оценку q. 1.16 Применить метод максимального правдоподобия и найти оценку q для равномерного распределения X ⊂ = U (0, q) . 1.17 Применить метод максимального правдоподобия и найти оценки q1, q2 для равномерного распределения X ⊂ = U (q1 , q2 ) . 1.18 Применить метод максимального правдоподобия и найти оценку q для показательного распределения с плотностью ( qe−qx , x á 0; f (x) = 0, x < 0. → -- 1.19 Для выборки X ⊂ = P(q) применить метод максимального правдопо- добия и найти оценку q. (Распределение Пуассона: pn = e−q · qn , n! n= 0, 1, 2, . . .) → -1.20 Для выборки X ⊂ = N(q, 1) применить метод максимального правдоподобия и найти оценку q. → -1.21 Для выборки X ⊂ = N(0, q) применить метод максимального правдоподобия и найти оценку q. 1.4 Интервальные оценки параметров распределения Пусть распределение генеральной совокупности содержит неизвестный → -параметр q. Говорят, что построенный по выборке X объема n интервал (q− , q+ ) накрывает параметр q с надежностью g, если вероятность события q ∈ (q− , q+ ) стремится к g при стремлении n к бесконечности. В этом случае интервал (q− , q+ ) называют доверительным интервалом для q; построение такого интервала — получение интервальной оценки для q; число g ∈ (0, 1) — доверительная вероятность, или уровень доверия оценки; числа q− и q+ — нижняя и верхняя доверительные границы. В случае, когда при любом n вероятность P (q ∈ (q− , q+ )) = g, доверительный интервал называют точным. Рассмотрим несколько случаев построения доверительного интервала для параметров нормально распределенной генеральной совокупности. В рассуждениях будем опираться на лемму Фишера: Если произведена выборка объема n из X ⊂ = N a, s2 , и Y = a − X , то 14 √ Y n 1) ⊂ = N(0, 1); s 2) случайная величина n 1 X s2 n =1 2 (Xn − a) = x2n , то есть имеет распределе- ние, называемое «хи-квадрат с n степенями свободы»; 3) nS2 = x2n−1 ; s2 √ Y n−1 4) ⊂ = Tn−1 , то есть имеет распределение, которое называется S распределением Стьюдента с n − 1 степенями свободы. Заметим, что распределения Хи-квадрат и Стюдента «известны», то есть хорошо изучены, значения их функций распределения составлены в подробные таблицы и могут быть вычислены с практически любой наперед заданной точностью. Примеры. 1. X имеет нормальный закон распределения: X ⊂ = N a, s2 , значение параметра s известно, значением g задаёмся, а для a строим доверительный интервал, который указывает на положение a на числовой оси по возможности наиболее точно, то есть имеет наименьшую длину. При построении доверительных интервалов последнее требование не всегда удаётся выполнить, но в рассматриваемом случае помогают геометриa − X ∈ ческие соображения. Вероятность √ (a− , a+ ) ⇐⇒ √ √ события a ∈ n n Y n a− − X · ∈ , a+ − X · . Слуa− − X, a+ − X ⇐⇒ s s s √ Y n чайная величина по лемме Фишера имеет стандартное нормальное s распределение, и вероятность события √ √ √ Y n ∈ s a− − X · са над интервалом n n , a+ − X · равна площади под кривой Гаусs s √ √ n n , a+ − X · . a− − X · s s Длина промежутка (a− , a+ ) или, что равносильно √n √n a− − X · , a+ − X · S0 S0 для заданной площади g будет наименьшей, если этот промежуток симметричен относительно нуля: a+ − X = d; a− − X = −d. 15 fY y x −d 2d 3d Число d, точность оценки, отвечает равенству P(−d < Y < d) = g ⇔ P − √ d O Рис. 7 √ √ √ d n Y n d n < < s s s = g ⇔ 2F0 √ d n = g . Если обозначить s s d n = t , то точность оценки d = t √ , и s n √ √ √ d n Y n d n < < =g= P − s s s = P(−d < a − X < d) = P X − d < a < X + d . Таким образом, X − d, X + d — искомый доверительный интервал для математического ожидания a. 1.22 Найти доверительный интервал для оценки с надежностью 0,95 неизвестного математического ожидания a нормально распределенной генеральной совокупности, если даны генеральное среднее квадратическое отклонение s = 5 и выборочное среднее X = 13. Объем выборки 16. √ РЕШЕНИЕ. Найдем точность оценки d из уравнения 2F0 d n = g, что s 4d 4d = = 0, 475. Из таблицы 4 Приложения имеем: 5 5 1, 96 или d = 2, 45. Доверительный интервал X − d < a < X + d =(10, 55; 15, 45). равносильно F0 2. X имеет нормальный закон распределения: X ⊂ = N a, s2 , значение параметра s НЕизвестно, значением g задаёмся, а для a строим доверительный интервал, который указывает на положение a на числовой оси по возможности наиболее точно, то есть имеет наименьшую длину. В рассматриваемом случае будем рассуждать аналогично тому, как рассуждали в предыдущем примере. Вероятность события a ∈ (a− , a+ ) ⇐⇒ a − X ∈ a− − X, a+ − X ⇐⇒ 16 √ √ √ ! n−1 n−1 Y n−1 a− − X · ∈ , a+ − X · . ⇐⇒ S S S √ Y n−1 Случайная величина по лемме Фишера имеет распределение СтюS дента с n − 1 степенями свободы. Вероятность события ! √ √n − 1 √n − 1 Y n−1 a− − X · ∈ , a+ − X · S S S равна площади под графиком плотности распределения Стюдента над интервалом ! √n − 1 √n − 1 a− − X · , a+ − X · S Длина промежутка (a− , a+ ) или, что равносильно √ . S √ n n a− − X · , a+ − X · S0 S0 для заданной площади g будет наименьшей (как и для нормального закона), если промежуток √ √ ! n−1 n−1 a− − X · , a+ − X · S S симметричен относительно нуля: a+ − X = d; a− − X = −d. Число d — точность оценки — отвечает равенству ! √ √ √ n−1 Y n−1 n−1 P(−d < Y < d) = g ⇔ P −d · < <d· = S S S = g ⇔ FT √ d n−1 S ! = 1−g . 2 В этом равенстве FT — функция распределения распределения Стьюдента, √ d n−1 а FT = 1 − FT . Если обозначить = t , то точность оценки d = S S ,и t√ n−1 √ √ √ ! n−1 Y n−1 n−1 P −d · < < d· =g= S S S = P(−d < a − X < d) = P X − d < a < X + d . Таким образом, X − d, X + d — искомый доверительный интервал для математического ожидания a. 17 1.23 Найти доверительный интервал для оценки с надежностью 0,95 неизвестного математического ожидания a нормально распределенной генеральной совокупности, если даны выборочное среднее квадратическое отклонение S = 5 и выборочное среднее X = 13. Объем выборки 17. √ ! d n−1 = РЕШЕНИЕ. Найдем точность оценки d из уравнения FT S 1−g , что равносильно FT = 0, 025. Из таблицы 5 Приложения имеем: 2 4d = 2, 12 или d = 2, 65. Доверительный интервал 5 X − d < a < X + d =(10, 35; 15, 65). 3. X имеет нормальный закон распределения: X ⊂ = N a, s2 , значение параметров a, s2 НЕизвестны, значением g задаёмся. Построить доверительный интервал для s2 . Отметим сразу, что как и всегда при построении доверительного интервала, если решение задачи существует, то таких решений бесконечно много. Приведем только одну конструкцию — простую, хотя и заведомо не оптимальную в том смысле, что строящийся интервал не является самым коротким из возможных. Для решения задачи заметим, что по лемме Фишера случайная величина nS2 распределена как x2n−1 . Обозначим Fx2 ее функцию распределения и s2 будем искать значения ! x1 и x2 , для которых вероятность nS2 P x1 < 2 < x2 = g. Для однозначности потребуем, чтобы s ! ! 2 nS2 1−g nS 2 à x = P á x P ( x ) = = F 1 2 = 1 − Fx2 (x2 ). 1 x s2 2 s2 1−g 1+g и Fx2 (x2 ) = эти x1 и x2 найдем по По равенствам Fx2 (x1 ) = 2 2 таблице значений функции распределения Fx2 (см. приложение). Очевидно, что неравенство x1 < s2− = nS2 nS2 nS2 < s2 < и, если < x2 равносильно 2 s x2 x1 nS2 nS2 , а s2+ = , то s2− , s2+ — нужный доверительный интервал. x2 x1 1.24 Найти доверительный интервал для оценки с надежностью 0,9 неизвестной дисперсии s2 нормально распределенной генеральной совокупности, если даны выборочная дисперсия S2 = 4 и объем выборки 10. 1−g 1+g РЕШЕНИЕ. По равенствам Fx2 (x1 ) = и Fx2 (x2 ) = , 2 2 2 2 то есть Fx (x1 ) = 0, 05 и Fx (x2 ) = 0, 95 при числе степеней свободы 9 из 18 таблицы 6 Приложения найдем: x1 = 3, 33 и x2 = 16, 9. Доверительный интервал ! ! 10 · 4 10 · 4 nS2 nS2 2 2 = , , = (2, 367; 12, 012) s− , s+ = x2 x1 16, 9 3, 33 4. X имеет нормальный закон распределения: X ⊂ = N a, s2 , значение параметра a известно, s2 НЕизвестно, значением g задаёмся. Построить доверительный интервал для s2 . Этот случай отличается от предыдущего только тем, что число степеней свободы для распределения x2 полагают равным не n − 1, а n − 2 — на единицу меньше. Задачи для самостоятельного решения. 1.25 По выборке объема n = 25 из нормально распределенной генеральной совокупности X с дисперсией D(X ) = 25 вычисленное среднее X = 14. Построить доверительный интервал для неизвестного математического ожидания, если требуемая надежность оценки а) g = 0, 95; б) g = 0, 9. 1.26 По выборке объема n = 16 из нормально распределенной генеральной совокупности X с дисперсией D(X ) = 25 вычисленное среднее X = 14. Построить доверительный интервал для неизвестного математического ожидания, если требуемая надежность оценки g = 0, 95. Сравните результат с ответом задачи 25(а). 1.27 По выборке объема n = 25 из нормально распределенной генеральной совокупности X с дисперсией D(X ) = 9 вычисленное среднее X = 14. Построить доверительный интервал для неизвестного математического ожидания, если требуемая надежность оценки g = 0, 95. Сравните результат с ответом задачи 25(а). 1.28 По выборке объема n = 26 из нормально распределенной генеральной совокупности X с выборочной дисперсией S2 = 25 вычисленное среднее X = 14. Построить доверительный интервал для неизвестного математического ожидания, если требуемая надежность оценки а) g = 0, 95 (сравните результат с ответом задачи 25(а)); б) g = 0, 9. 1.29 По выборке объема n = 17 из нормально распределенной генеральной совокупности X с выборочной дисперсией S2 = 25 вычисленное среднее X = 14. Построить доверительный интервал для неизвестного математического ожидания, если требуемая надежность оценки g = 0, 95. Сравните результат с ответом задачи 28(а). 1.30 По выборке объема n = 26 из нормально распределенной генеральной совокупности X с выборочной дисперсией S2 = 9 вычисленное среднее X = 14. Построить доверительный интервал для неизвестного математического ожидания, если требуемая надежность оценки g = 0, 95. Сравните результат с ответом задачи 28(а). 19 1.31 По выборке объема n = 25 из нормально распределенной генеральной совокупности X вычисленное среднее X = 14. Построить доверительный интервал для неизвестного математического ожидания, если требуемая надежность оценки g = 0, 95 и S2 = 25. Сравните результат с ответом задачи 25(а). 1.32 По выборке объема n = 26 из нормально распределенной генеральной совокупности X с выборочной дисперсией S2 = 25 построить доверительный интервал для неизвестной дисперсии, если требуемая надежность оценки а) g = 0, 95; б) g = 0, 9. ОТВЕТЫ. 1.25 а) (12,04;15,96); б) (12,355;15,645). 1.26 (11,55;16,45). 1.27 (12,824;15,176). 1.28 а) (11,94;16,06); б) (11,29;16,71). 1.29 (11,825;16,175). 1.30 (12,764;15,236). 1.31 (11,9;16,1). 1.32 а) (15,51;46,97); б) (16,71; 42,26). 20 Глава 2 Проверка статистических гипотез. 2.1 Основные сведения. Статистической гипотезой называется всякое высказывание о генеральной совокупности- изучаемой случайной величине, проверяемое по результатам наблюдений (по выборке), не располагая сведениями о всей генеральной совокупности, по определенным правилам. По выборочным данным делают вывод о том, можно принять эту гипотезу или нет. Процедура сопоставления высказанной гипотезы с выборочными данными называется проверкой гипотезы. Обычно гипотезы обозначаются H, H0 , H1 , .... Гипотезы бывают простые и сложные. Простойназывается гипотеза, однозначно фиксирующая закон распределения случайной величины. В противном случае гипотеза называется сложной. Допустим, генеральная совокупность Х имеет нормальный закон распределения. Обозначим через a математическое ожидание Х, s2 - дисперсию. Предположим, что дисперсия s2 известна. Тогда гипотеза H0 : a = a0 , где a0 - фиксированное известное число, - простая гипотеза, H0 : a > a0 (или H0 : a < a0 ) - сложная односторонняя гипотеза, H0 : a0 < a < a1 - сложная двусторонняя гипотеза. Если неизвестны и математическое ожидание и дисперсия, то гипотеза H0 : a = a0 - сложная гипотеза, т.к. дисперсия неизвестна и, значит, закон распределения случайной величины не фиксируется однозначно. На первом шаге, имея выборочные данные и руководствуясь конкретными условиями рассматриваемой задачи, формулируют гипотезу H0 , которую называют нулевой(основной) и гипотезу H1 , конкурирующую с гипо21 тезой H0 . Ее часто называют альтернативнойгипотезой. По данной выборке будет принято решение - справедлива ли гипотеза H0 , или гипотеза H1 . Необходимо отметить, что как правило в математической статистике не делается категорический вывод - "гипотеза H0 истинна или гипотеза H0 ложна. О гипотезе делается вывод - вероятность справедливости гипотезы H0 большая, чтобы ее принять, или "гипотеза H0 не отвергается или "гипотеза H0 не противоречит выборочным данным". На втором шаге задается вероятность a, которую называют уровнем значимости. Так как высказывание, что H0 справедлива для генеральной совокупности принимается по выборочным данным, т.е. по ограниченному числу наблюдений, то решение может быть ошибочным. Если гипотеза H0 отвергается (т.е., принимается гипотеза H1 ), а на самом деле гипотеза H0 верна, то совершается ошибка первого рода. Уровень значимости - это вероятность ошибки первого рода, равна a. Вероятность a задается заранее малым числом. Обычно используются значения a : 0, 05; 0, 01; 0, 005; 0, 001. Для этих значений составлены таблицы. Если принимается гипотеза H0 , а верна конкурирующая гипотеза H1 , то совершается ошибка второго рода. Вероятность сделать ошибку второго рода обозначается часто b. Отметим, что в результате проверки относительно гипотезы H0 может быть принято и правильное решение. Вероятность этого решения равна 1 − a. Если не принимают гипотезу H0 (т.е. принимают гипотезу H1 ), тогда как и на самом деле гипотеза H0 не верна, то вероятность этого решения равна 1 − b. На третьем шаге находят величину w = w(X1 , . . . , Xn ), зависящую от случайной выборки (X1 , . . . , Xn ).По ее значениям выносят решение о "расхождении выборки с гипотезой H0 ". Величина w(X1 , . . . , Xn ) есть случайная величина т.к. выборка X1 , . . . , Xn случайна и она подчиняется при выполнении гипотезы H0 некоторому известному закону распределения, затабулированному, т.е. для которого составлены таблицы. Величину w называют критерием. На четвертом шаге выделяется подобласть значений W критерия w, которые свидетельствуют о существовании расхождения выборки с гипотезой H0 и, следовательно, о невозможности принять гипотезу H0 . Подобласть W называется критической областью. Пусть критическая область выделена. Тогда, если вычисленные по выборке значения w попадают в критическую область, то гипотеза H0 отвергается и принимается гипотеза H1 . Ясно, что такое решение может оказаться ошибочным, и на самом деле гипотеза H0 может быть справедливой. То есть, ориентируясь на критическую область можно совершить ошибку первого рода, вероятность которой задана заранее и равна a. Отсюда вытекает требование к критической области: — вероятность того, что критерий w примет значение из критической 22 области W , должна быть равна заданному числу a, т.е. P(w ∈ W ) = a. Критическая область равенством P(w ∈ W ) = a определяется неоднозначно. Если y = fv (x) - плотность критерия w, то на оси абсцисс существует бесконечное число областей — интервалов, таких, что площади построенных на них криволинейных трапеций равны a. y y = fv(x) x O x кр a,пр y y = fv(x) x x кр a,л O y y = fv(x) x O x кр a,л x кр a,пр Поэтому выдвигается еще следующее требование: критическая область должна быть расположена так, чтобы при заданной вероятности a вероятность b ошибки второго рода была минимальной. Возможны три вида расположения критической области (в зависимости от вида нулевой и конкурирующей гипотез, вида распределениякритерия w). кр Правосторонняя критическая область состоит из интервала xa,пр , +∞ , кр кр где xa,пр определяется из условия P w > xa,пр = a, и называется правосторонней критической точкой, отвечающей уровню значимости a. Левокр сторонняя критическая область состоит из интервала −∞, xa,л , где лекр восторонняя критическая точка xa,л определяется из условия P w < xкр a,л = a. 23 Двусторонняя критическая область есть объединение двух интервалов кр W = −∞, xкр a/2,л кр xкр a/2,пр , ∞ , [ где точки xa/2,л и xa/2,пр определяются из условий P w < xкр a/2,л = a , P w > xкр a/2,пр = a , 2 2 и называется двусторонними критическими точками. Последний пятый шаг состоит в том, что в формулу критерия w = w(X1 , . . . , Xn ) вместо случайных величин подставляют конкретную числовую выборку X1 , . . . , Xn и подсчитывают численное значение wчис критерия. Если число wчис попадает в критическую область W , то гипотеза H0 отвергается и принимается гипотеза H1 . Следует при этом иметь ввиду, что можно допустить ошибку первого рода с вероятностью a. Если wчис не попадает в критическую область, гипотеза H0 не отвергается. Это не означает, что H0 есть единственная подходящая гипотеза, просто расхождение между выборочными данными и гипотезой H0 невелико, т.е. гипотеза H0 не противоречит результатам наблюдений. Но наряду с H0 таким же свойством могут обладать и другие гипотезы. 2.2 Сравнение выборочной средней с гипотетической генеральной средней нормальной совокупности. А. ДИСПЕРСИЯ ГЕНЕРАЛЬНОЙ СОВОКУПНОСТИ ИЗВЕСТНА. Пусть генеральная совокупность Х имеет нормальный закон распределения и пусть дисперсия D(X ) = s2 известна. Имеется выборка X1 , X2 , . . . , Xn значений величины Х. Требуется при данном уровне значимости a проверить нулевую гипотезу H0 : a = a0 , где a0 - гипотетическое значение математического ожидания Х, при данных ниже конкурирующих гипотезах. 1) Конкурирующая гипотеза H1 : a ≠ a0 . По выборке X1 , . . . , Xn вычисляются значения критерия где X = 1 n n P j =1 Uнабл = √ (X − a0 ) n s , (1) X j , n− объем выборки. По таблице для функции Лапласа находят критическую точку uкр двусторонней критической области из равенства 1−a . (2) F(uкр ) = 2 24 Если | Uнабл |< uкр , то нет оснований отвергать гипотезу H0 . Если | Uнабл |> uкр , то нулевая гипотеза H0 отвергается. 2) Конкурирующая гипотеза H1 : a > a0 . Критическая точка правосторонней критической области находится из равенства 1 − 2a . (3) F(uкр п )= 2 кр При Uнабл < uп нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу, при Uнабл > uкр п нулевая гипотеза отвергается. 3) Конкурирующая гипотеза H1 : a < a0 . По формуле (1) вычисляют Uнабл и находят вспомогательную критическую точку uкр п по формуле (3), кр кр затем полагаем границу левосторонней критической области uл = −uп . кр Если Uнабл > uл , то нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу H0 , если Uнабл < uкр л , то гипотеза H0 отвергается. 2.1 Из нормальной генеральной совокупности с известным средним квадратическим отклонением s = 40 извлечена выборка объема n = 64 и по ней найдено выборочное среднее X = 136, 5.Требуется при уровне значимости a = 0, 1 проверить гипотезу H0 : a = 130 при конкурирующей гипотезе H1 : a > 130. РЕШЕНИЕ. Вычисляем значение критерия по формуле (1) √ (136, 5 − 130) 64 = 1, 3. 40 По таблице для функции Лапласа находим критическую точку правосторонней критической области из равенства 1 − 2a 0, 8 F(uкр ) = = = 0, 4. 2 2 Получаем uкр = 1, 28. Так как Uнабл = 1, 3 > uкр , то отвергаем нулевую гипотезу. 2.2 Из нормальной генеральной совокупности с известным средним квадратическим отклонением s = 5, 2 извлечена выборка объема n = 100 и по ней найдено выборочное среднее X = 27, 56. Требуется при уровне значимости a = 0, 05проверить гипотезу H0 : a = 26 при конкурирующей гипотезе H1 : a ≠ 26. РЕШЕНИЕ. Вычисляем значение критерия (1) Uнабл = √ (27, 56 − 26) 100 1, 56 = = 3. 5, 2 5, 2 По таблице для функции Лапласа находим критическую точку uкр = 1, 96. Так как |Uнабл | = 3 > uкр = 1, 96, то нулевая гипотеза отвергается. 2.3 По паспортным данным на автодвигатель, расходы топлива на 100 км пробега составляет 10 л при среднем квадратическом отклонении 2 л. В Uнабл = 25 результате совершенствования конструкции двигателя ожидается, что расход топлива уменьшится. Проверка 25 случайно отобранных автомобилей с модифицированными двигателями выяснила, что средний расход топлива на 100 км пробега составляет 9,2 л. Используя 5% уровень значимости, проверить гипотезу, что модификация повлияла на расход топлива. 2.4 По результатам n = 9 замеров установлено, что выборочное среднее время (в сек) изготовления детали X = 48. Предполагая нормальное распределение распределение случайной величины с дисперсией s = 3 сек, проверить при уровне значимости a = 0, 05 гипотезу H0 : a = 49 при конкурирующей гипотезе H1 : a ≠ 49. 2.5 По выборке объема n = 16, извлеченной из нормальной генеральной совокупности с известным средним квадратическим отклонением s = 4, выборочным средним X , при уровне значимости a = 0, 05 проверить гипотезу H0 : a = 2 при конкурирующей гипотезе H1 : a > 2. Б. ДИСПЕРСИЯ ГЕНЕРАЛЬНОЙ СОВОКУПНОСТИ НЕИЗВЕСТНА. В качестве критерия проверки гипотезы H0 : a = a0 принимается случайная величина √ T= n 1 P X j , S20 = 1 (X − a0 ) n n P S0 , (X − X )2 . Случайная величина Т имеет n − 1 j =1 j распределение Стьюдента с k = n − 1 степенями свободы. 1) Для конкурирующей гипотезы H1 : a ≠ a0 по таблице критических точек распределения Стьюдента, по заданному уровню значимости a, помещенному в верхней строке таблицы и по числу степеней свободы k = n − 1, кр находится критическая точка tдвукр (a, k). Для данной выборки X1 , X2 , . . . , Xn вычисляется значение величины √ (X − a0 ) n . Tнабл = S0 кр Если |Tнабл |< tдвукр , то нет оснований отвергнуть гипотезу H0 . Если |Tнабл |> кр tдвукр , то нулевая гипотеза H0 отвергается. 2). При конкурирующей гипотезе H1 : a > a0 по уровню значимости a, где X = n i =1 помещенному в нижней строке таблицы критических точек распределения Стьюдента и числу степеней свободы k = n−1, находится критическая точка кр кр (a, k). Как и в п.1 вычисляется значение Tнабл . Если Tнабл < tпр , то нет tпр кр оснований отвергнуть гипотезу H0 . Если Tнабл > tпр , то нулевая гипотеза отвергается. 3). При конкурирующей гипотезе H1 : a < a0 сначала находится "вспокр кр могательная"критическая точка (как в п.2) tпр (a, k). и полагается tл = кр кр −tпр . Если Tнабл > tл , то нет оснований отвергнуть гипотезу H0 . Если Tнабл < tлкр , то нулевая гипотеза отвергается. 26 2.6 Поставщик утверждает, что применение новой партии удобрений обеспечит урожайность пшеницы до 60 ц/га. Удобрение внесли на площади 37 га и получили 55 ц/га урожая при выборочном среднем квадратическом отклонении S0 = 3 ц/га. При 5% уровне значимости оценить справедливость утверждения поставщика. РЕШЕНИЕ. Имеем, a0 = 60, X = 55, n = 37, S0 = 3, a = 0, 05. Вычисляем значение критерия √ T √ 5 37 (55 − 60) 37) =− = −10, 138. Tн = 3 3 кр Вычисляем критическую точку tпр (0, 05; 36)(k = 37 − 1 = 36− число степеней свободы) по таблице критических точек распределения Стьюдента кр (нижняя строка): tпр (0, 05; 36) = 1, 689. Следовательно, кр кр tл = −tпр = −1, 689 ∈ (−∞; −1, 689) и гипотеза H0 отвергается. 2.7 По выборке объема n = 16, извлеченной из нормальной генеральной совокупности, найдены выборочное среднее X = 118, 2 и исправленное среднее квадратическое отклонение S0 = 3, 6. Требуется при уровне значимости a = 0, 05 проверить гипотезу H0 : a0 = 120 при конкурирующей гипотезе H1 : a ≠ 120 РЕШЕНИЕ. Вычисляем значение Tнабл √ (118, 2 − 120) 16 = −2. Tнабл = 3, 6 По таблице критических распределения Стьюдента (верхняя строка) нахокр дим tдвуст (0, 05; 15) (k = n − 1 = 15 - число степеней свободы). Получаем кр кр = 2, 13, то нет осноtдвуст (0, 05; 15) = 2, 13.. Поскольку |Tнабл | = 2 < tдвуст ваний отвергать гипотезу H0 . 2.8 Поставщик двигателей утверждает, что средний срок их службы равен 800 час. Для выборки из n = 17 двигателей средний срок службы оказался X = 865 час. Проверить гипотезу H0 : a0 = 800 час при уровне значимости a = 0, 01, если выборочное среднее квадратическое отклонение S0 = 120 час и при конкурирующей гипотезе H1 :> 800. 2.9 Учет времени сборки узла машины бригадой из 10 слесарей показал, что среднее время (в мин) сборки узла X = 76, а выборочная дисперсия S20 = 15. Предполагая распределение времени сборки нормальной случайной величиной, проверить при уровне значимости a = 0, 01 гипотезу о том, что a0 = 75 мин является нормативом (м.о.). 2.10 Проектный контрольный размер изделий, изготавливаемых станкомавтоматом, a0 = 35 мм. Измерено n = 20 случайно отобранных изделий и получены следующие результаты Xi 34,8 34,9 35,0 35,1 35,2 ni 2 3 4 6 5 27 Требуется: а) Найти выборочное среднее X и выборочное среднее квадратическое отклонение S0 . б) При уровне значимости a = 0, 05 проверить гипотезу H0 : a = 35 мм при конкурирующей гипотезе H1 : a ≠ 35. 2.11 Дана выборка объема n = 80, извлеченная из нормально распределенной генеральной совокупности Xi 8 8,2 8,4 8,6 ni 15 20 25 20 Требуется: а) Найти выборочное среднее X и выборочное среднеквадратическое отклонение S0 . б) При уровне значимости a = 0, 01 проверить гипотезу H0 : a = 8 при конкурирующей гипотезе H1 : a < 8. 2.12 Дана выборка объема n = 90, извлеченная из нормально распределенной генеральной совокупности Xi 0 1 2 3 40 ni 7 27 26 20 10 Требуется: а) Найти выборочное среднее X и выборочное среднеквадратическое отклонение S0 . б) При уровне значимости a = 0, 05 проверить гипотезу H0 : a = 6 при конкурирующей гипотезе H1 : a > 6. 2.3 Сравнение исправленной выборочной дисперсии с гипотетической генеральной дисперсией нормальной совокупности. Пусть генеральная совокупность X имеет нормальное распределение, n 1 P Xi , X1 , X2 , . . . , Xn — случайная выборка. Пусть X = 2 0 S = 1 n P n − 1 i =1 n i =1 (Xi − X )2 . Рассматривается нулевая гипотеза H0 : s2 = s20 о равенстве неизвестной дисперсии s2 предполагаемому значению s20 при уровне значимости a. 1) Пусть конкурирующей гипотезой будет гипотеза H1 : s2 > s20 . Критерием в этом случае служит случайная величина x2 = (n − 1)S20 s20 , имеющая распределение x2 с числом степеней свободы k = n − 1. По данной числовой выборке X1 , X2 , . . . , Xn вычисляется значение x2набл . При уровне значимости a и данному числу степеней свободы k = n − 1 по таблице критических точек распределения x2 находится критическая точка x2кр (a, k). 28 Если x2набл < x2кр , то нет оснований отвергнуть гипотезу H0 . Если x2набл > x2кр , то нулевая гипотеза отвергается. 2 2) При конкурирующей гипотезе H1 : s2 ≠ находят левую критиче s0 . a a , k и правую x2пр,кр , k . Если 2 2 2 2 2 xлев,кр < xнабл < xпр,кр , то нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу H0 . Если x2лев,кр > x2набл или x2пр,кр < x2набл , то нулевая гипотеза отвергается. 3) При конкурирующей гипотезе H1 : s2 < s20 . находят критическую точку x2кр (1 − a, k). Если x2набл > x2кр (1 − a, k), то нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. Если x2набл < x2кр (1 − a, k), то гипотеза H0 отвергается. 2.13 Точность работы станка-автомата проверяется по дисперсии s2 контролируемого размера изделий, которая не должна превышать 0,15. По данным из n = 25 отобранных изделий вычислена оценка дисперсии S20 = 0, 25. При уровне значимости a = 0, 01 выяснить, обеспечивает ли станок требуемую точность. РЕШЕНИЕ. Нулевой гипотезой будет H0 : s2 = 0, 15, конкурирующей — гипотеза H1 : s2 > 0, 15. Вычислим значение критерия скую точку x2лев,кр 1 − x2 = (n − 1)S20 s20 = 24 · 0, 25 = 40. 0, 15 По таблице критических точек распределения x2 со степенями свободы k = 24 при уровне значимости a = 0, 01,находим x2кр (0, 01; 24) = 43. Поскольку x2набл < x2кр , то нет оснований отвергнуть гипотезу H0 . 2.14 Из нормальной генеральной совокупности извлечена выборка объема n = 31 : Xi 10,1 10,3 10,5 10,7 10,9 ni 2 7 10 9 3 Требуется: а) Найти выборочное среднее отклонение S0 . б) При уровне значимости a = 0, 05 проверить нулевую гипотезу H0 : s2 = s20 = 0, 18, приняв в качестве конкурирующей гипотезу H1 : s2 > 0, 18. Xi − 10, 5 и составим РЕШЕНИЕ. а) Перейдем к новым вариантам ui = 0, 2 расчетную таблицу ui ni ui ni -2 -1 0 1 2 2 7 10 9 3 -4 -7 0 9 6 u2i ni 8 7 0 9 24 29 4 48 = 0, 129; u2 = = 31 31 31 · 0, 22 n n · 0, 22 2 1 P u − u2 = (Xi − X )2 = 1, 548; S20 = (1, 548 − n − 1 i =1 n−1 30 (0, 129)2 ) = 0, 063. б) Вычисляем значение критерия 30 · 0, 063 = 10, 5. x2набл = 0, 18 По таблице критических точек распределения x2 при k = 30 степеней свободы иуровне значимости a = 0, 05 находим Результаты вычислений дают следующее: u = x2лев,кр 1 − a a , k = x2кр (0, 975; 30) = 16, 8; x2пр,кр , k = x2кр (0, 025; 30) = 2 2 47, 0. Поскольку x2набл = 10, 5 ∉ (16, 8; 47, 0), то гипотеза H0 отвергается. 2.15 При применении определенной процедуры проверка коэффициентов трения шины по мокрому асфальту установлено, дисперсия результатов измерения этого коэффициента составляет 0,1. Выборочное значение дисперсии, вычисленное по n = 25 результатам измерений коэффициента трения, оказалось равным 0,20. Проверить гипотезу H0 : s2 = 0, 1 при уровне значимости a = 0, 1 и при конкурирующей гипотезе H1 : s2 ≠ 0, 1. 2.16 Из нормальной генеральной совокупности извлечена выборка объема n = 21 и по ней найдена исправленная выборочная дисперсия S20 = 16, 2. Требуется при уровне значимости a = 0, 01 проверить гипотезу H0 : s2 = s20 = 15 при конкурирующей гипотезе H1 : s2 < 15. 2.17 В результате длительного хронометража времени сборки узла разными сбощиками установлено, что дисперсия этого времени s20 = 2мин2 . Результаты n = 20 наблюдений за работой новичка таковы: время сборки узла в мин Xi 56 58 60 62 64 частота ni 1 4 10 3 2 Можно ли при уровне значимости a = 0, 05 считать, что новичок работает ритмично (в том смысле, что дисперсия затрачиваемого им времени существенно не отличается от времени остальных сборщиков)? {УКАЗАНИЕ. Нулевая гипотеза H0 : s2 = s20 = 2, конкурирующая гипотеза X − 60 и вычислить H1 : s2 ≠ s20 . Перейти к условным вариантам ui = i 2 S20 .} 30 2.4 Сравнение дисперсий двух нормальных генеральных совокупностей. По независимым выборкам, объемы которых n1 и n2 , извлеченных из нормальных генеральных совокупностей X и Y , найдены исправленные выборочные дисперсии S20X и S20Y . Требуется сравнить дисперсии генеральных совокупностей X и Y . В качестве нулевой берется гипотеза H0 : D(X ) = D(Y ). 1) При конкурирующей гипотезе H1 : D(X ) > D(Y ) надо по числовой выборке X1 , X2 , . . . , Xn вычислить наблюдаемое значение критерия Fнабл = S20Б , S20М где в числителе стоит большая из исправленных выборочных дисперсий. По таблице критических точек распределения Фишера-Снедекора, при заданных уровне значимости a и числе степеней свободы k1 = n1 − 1, k2 = n2 − 1, находится критическая точка Fкр (a, k1 , k2 ). Здесь k1 - число степеней свободы большей из исправленных выборочных дисперсий S20X и S20Y . Если Fнабл > Fкр ,то нулевая гипотеза отвергается. 2) При конкурирующей гипотезе H1 : D(X ) ≠ D(Y ) находим крити ческую точку Fкр a a и числам степеней 2 свободы k1 и k2 ( k1 - число степеней свободы большей дисперсии). Если Fнабл < Fкр , то нет оснований отвергать гипотезу H0 . Если Fнабл > Fкр , то нулевая гипотеза отвергается. 2.18 По двум независимым выборкам, объемы которых n1 = 9 и n2 = 16, извлеченным из нормальных генеральных совокупностей X и Y , найдены исправленные выборочные дисперсии S20X = 34, 02, S20Y = 12, 15. При уровне значимости a = 0, 01, проверить нулевую гипотезу H0 : D(X ) = D(Y ) при конкурирующей гипотезе H0 : D(X ) > D(Y ). РЕШЕНИЕ. Вычисляем наблюдаемое значение критерия. Поскольку S20X > 34, 02 S20Y , то Fнабл = = 2, 83. Число степеней свободы для X равняет12, 15 ся k1 = 8, для Y равняется k2 = 15. По таблице критических точек распределения Фишера - Снедекора находим Fкр (0, 01; 8, 15) = 4, 00. Так как Fнабл = 2, 83 < Fкр = 4, 00 то нет основания отвергать нулевую гипотезу. 2.19 На двух станках производят одну и ту же продукцию, контролируя по наружному диаметру изделия. Из продукции станка А было отобрано n1 = 10 изделий, а из продукции станка В n2 = 13 изделий. Выборочная оценка среднего и исправленная дисперсия для станка А равны X A = 37, 5 мм S20A = 1, 21мм2 , для станка В - X B = 38, 6мм, S20B = 1, 44мм2 . Проверить 2 , k1 , k2 по уровню значимости 31 при уровне значимости a = 0, 1 гипотезу о равенстве дисперсий при конкурирующей гипотезе H1 : s2A ≠ s2B . РЕШЕНИЕ. Нулевая гипотеза имеет вид H0 : s2A = s2B . Так как S20B > S20A , то k1 = 12, k2 = 9. Вычислим наблюдаемое значение критерия Fнабл = 1, 44 = 1, 19. По таблице критических точек распределения Фишера-Сне1, 21 декора находим Fкр a ; k1 , k2 = Fкр (0, 05; 12, 9) = 5, 11. Так как Fнабл = 2 1, 19 < Fкр = 5, 11, то нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. 2.20 Расходы сырья Xi и Y j на единицу продукции по старой и новой технологиям приведены в таблице (Xi расход сырья по старой технологии, Y j - по новой технологии, ni - число изделий по старой технологии, Y j - по новой. по старой технологии по новой технологии Xi 304 307 308 Y j 303 304 306 308 ni 1 4 4 mj 2 6 4 1 2 при При уровне значимости a = 0, 1 проверить гипотезу H0 : s2X = sY 2 2 конкурирующей гипотезе H1 : sX ≠ sY . РЕШЕНИЕ. Вычислим выборочные средние и выборочные исправленные 3 3 P 1 P 1 дисперсии X = Xi ni = 307, 11, S20X = (X − X )2 = nX i=1 nX − 1 j =1 i 4 1 1 P Y m = 304, 77, S20Y = (Y − Y )2 = 2, 1923. 1, 61, Y = nY j =1 j j nY − 1 j Вычислим наблюдаемое значение критерия Fнабл = 2, 1923 = 1, 3617. 1, 61 a = 0, 05. Тогда Fкр (0, 05; 12, 8) = 2 = 3, 28, то нет оснований отвергнуть У нас k1 = 13 − 1 = 12, k2 = 9 − 1 = 8, 3, 28. Так как Fнабл = 1, 3617 < Fкр нулевую гипотезу. 2.21 По двум независимым выборкам объемов nX = 21, nY = 16, извлеченным из нормальных генеральных совокупностей X и Y , найдены ис2 = 2, 4. При уровне знаправденные выборочные дисперсии s2X = 3, 6, sY чимости a = 0, 05 проверить гипотезу H0 : D(X ) = D(Y ) при конкурирующей гипотезе H0 : D(X ) < D(Y ). 2.22 Срок хранения продукции, изготовленной по технологии А, составил срок хранения Xi 5 6 7 число ед. продукции ni 2 4 6 а изготовленной по технологии В: 32 срок хранения Y j 5 6 7 8 число ед. продукции m j 1 8 7 1 Предполагая, что генеральные совокупности X и Y распределены по нормальному закону, проверить гипотезу H0 : s2A = s2B при уровне значимости a = 0, 1 и конкурирующей гипотезе H0 : s2A ≠ s2B . 2.23 При уровне значимости a = 0, 01 проверить гипотезу о равенстве дисперсий двух нормальных генеральных совокупностях X и Y на основании данных в таблице при конкурирующих гипотезах: 2 а) H1 : s2X > sY , совокупность Х совокупность Y Xi 15 17 20 21 Y j 20 22 23 25 26 ni 2 3 2 5 mj 4 2 2 3 1 2 b) H1 : s2X > sY , совокупность Х совокупность Y Xi 304 307 308 Y j 303 304 306 308 ni 1 4 4 mj 2 6 4 1 2.5 Сравнение средних двух генеральных совокупностей. А. ДИСПЕРСИИ ГЕНЕРАЛЬНЫХ СОВОКУПНОСТЕЙ ИЗВЕСТНЫ. Пусть X и Y - две генеральные совокупности объема n и m соответственно, причем, либо X и Y имеют нормальное распределение, либо выборки имеют достаточно большой объем (n > 30, m > 30). В последнем случае генеральные совокупности X и Y можно считать нормально распределенными с параметрами (X, D(X )) и (Y, D(Y )), где X и Y - выборочные средние X и Y соответственно. Рассматривается нулевая гипотеза H0 : M(X ) = M(Y )при уровне значимости a. 1) Пусть H1 : M(X ) ≠ M(Y ) - конкурирующая гипотеза. Сначала вычисляется наблюдаемое значение критерия X −Y . D(X ) D(Y ) + n m по выборкам (X1 , . . . , Xn ), (Y1 , . . . ,Ym ). Затем по таблице для функции 1−a . Лапласа F находится критическая точка zкр из равенства F(zкр ) = 2 Если |Zнабл | < zкр ,то нет оснований отвергать гипотезу H0 . Если |Zнабл | > zкр , то нулевая гипотеза отвергается. Zнабл = s 33 2) Пусть конкурирующая гипотеза есть H1 : M(X ) > M(Y ). Тогда критическая точка zкр находится по таблице критических точек функции Ла1 − 2a . пласа F из равенства F(zкр ) = 2 Если Zнабл < zкр , то нет оснований отвергнуть гипотезу H0 . Если Zнабл > zкр , то нулевая гипотеза отвергается. 3) Пусть конкурирующая гипотеза есть H1 : M(X ) < M(Y ). Критическая точка zкр находится так же, как и в п.2. Если Zнабл > −zкр , то нет оснований отвергнуть гипотезу H0 . Если Zнабл < −zкр , то нулевая гипотеза отвергается. 2.24 По выборкам объемов n = 14, m = 9 найдены средние размеры деталей X = 182мм, Y = 185мм, соответственно, изготовленных на первом и втором автоматах. Установлено, что размеры деталей имеют нормальный 2 = 7для первозакон распределения и известны дисперсии s2X = 5, sY го и второго автоматов соответственно. При уровне значимости a = 0, 05 выявить влияние на средний размер деталей автомата, на котором она изготовлена. Рассмотреть два случая: а) нулевая гипотеза H0 : M(X ) = M(Y ), конкурирующая гипотеза H1 : M(X ) ≠ M(Y ). б) нулевая гипотеза H0 : M(X ) = M(Y ), конкурирующая гипотеза H1 : M(X ) < M(Y ). РЕШЕНИЕ. Вычисляем наблюдаемое значение критерия Zнабл = s X −Y 182 − 185 = s = −2, 816. 2 2 5 7 sX sY + + 14 9 n m a) По таблице для функции Лапласа находим критическую точку 0, 95 1−a = = 0, 475, zкр = 1, 96. Поскольку |Zнабл | = F(zкр ) = 2 2 2, 816 > zкр = 1, 96, то нулевая гипотеза отвергается. b) По таблице для функции Лапласа находим критическую точку 1 − 2a 1 − 0, 1 F(zкр ) = = = 0, 45, zкр = 1, 64. Так как Zнабл = −2, 816 < 2 2 zкр = −1, 64, то нулевая гипотеза отвергается. 2.25 Фирма предлагает автоматы по разливу напитков. При выборке объема n = 16 найдена средняя величина X = 182г дозы, налитой в стакан первым автоматом. По выборке m = 9 найдена средняя величина Y = 185г дозы, налитой в стакан вторым автоматом. По утверждению изготовителя, случайная величина наливаемой дозы имеет нормальный закон распределения с дисперсиями s21 = s22 = 25г2 . Можно ли считать отличие выборочных средних случайной ошибкой при уровне значимости a = 0, 01, если конкурирующая гипотеза : а) H1 : a1 ≠ a2 ; b)H1 : a1 < a2 ? 34 Б. ДИСПЕРСИИ ГЕНЕРАЛЬНЫХ СОВОКУПНОСТЕЙ НЕИЗВЕСТНЫ, НО РАВНЫ. (Малые независимые выборки, n, m < 30). Пусть Х и У - нормально распределенные генеральные совокупности объемов n и m соответственно, S20X и S20Y - исправленные выборочные дисперсии Х и У. Предполагается, что D(X ) = D(Y ), хотя дисперсии и неизвестны. Рассматривается нулевая гипотеза H0 : M(X ) = M(Y ) при уровне значимости a. 1) Конкурирующая гипотеза H1 : M(X ) ≠ M(Y ). По выборкам (X1 , . . . , Xn ) и (Y1 , . . . ,Ym )вычисляется наблюдаемое значение критерия Tнабл = s X −Y . nsX + mS20Y 1 1 + n+m−2 n m 2 (4) По таблице критических точек для распределения Стьюдента по заданному уровню значимости a, помещенному в верхней строке таблицы, и числу стекр пеней свободы k = n + m − 2 находится критическая точка tдвукр (a, k). Если кр |Tнабл |< tдвукр , то нет оснований отвергнуть гипотезу H0 . Если |Tнабл |> кр , то нулевая гипотеза отвергается. tдвукр 2) Конкурирующая гипотеза H1 : M(X ) > M(Y ). По таблице критичекр ских точек распределения Стьюдента находится критическая точка tпр (a, k). по уровню значимости a, поиещенному в нижней строке таблицы, и по чискр лу степеней свободы k = n + m − 2. Если Tнабл < tпр , то нет оснований кр отвергнуть нулевую гипотезу. Если Tнабл > tпр , то нулевая гипотеза отвергается. 3) Конкурирующая гипотеза H1 : M(X ) < M(Y ). Сначала находят кр кр кр критическую точку tпр , как и в п.2), и полагают tлев = −tпр . Если Tнабл > кр кр tлев , то нет оснований отвергать гипотезу H0 . Если Tнабл < tлев , то нулевая гипотеза отвергается. 2.26 Из нормально распределенных генеральных совокупностей X и Y , имеющих неизвестные, но равные дисперсии, извлечены выборки совокупность X совокупность Y Xi 25 35 45 Y j 20 30 40 50 ni 3 3 4 mj 3 3 4 5 При уровне значимости a = 0, 02 проверить гипотезу H0 : M(X ) = M(Y ) при конкурирующей гипотезе H1 : M(X ) ≠ M(Y ). РЕШЕНИЕ. Вычисляем выборочные средние и выборочные исправленные дисперсии 35 X= S20X = 3 4 1 X 1 X Xi ni = 36; Y = Y m = 37, 33; 10 i=1 m j =1 j j 4 1 X (Xi −X )2 ni = 3, 916; S20Y = (Y j −Y )2 m j = 6, 1. 3 − 1 i =1 4 − 1 j =1 1 3 X Вычисляем Tнабл = s 36 − 37, 33 1, 33 = − 5, 162 = −o, 258. 1 10 · 15, 33 + 15 · 37, 27 1 + 23 10 15 По таблице критических точек распределения Стьюдента, по заданному уровню значимости a = 0, 02, помещенному в верхней строке таблице, и числу кр степеней свободы k = m + n − 2 = 23, находим tдвукр (0, 02, 23) = 2, 50. Так кр как |Tнабл | = 0, 258 < tдвукр = 2, 5, то нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. 2.27 По двум независимым выборкам, объемы которых n = 10, m = 8, извлеченным из нормальных генеральных совокупностей с неизвестными но равными дисперсиями, найдены выборочные средние X = 142, 3, Y = 145, 3 и исправленные выборочные дисперсии S20X = 2, 7, S20Y 3, 2. При уровне значимости a = 0, 01 проверить нулевую гипотезу H0 : M(X ) = M(Y ) при конкурирующей гипотезе H1 : M(X ) < M(Y ). РЕШЕНИЕ. Вычисляем наблюдаемое значение критерия 142, 3 − 145, 3 Tнабл = s = −3, 6. 10 · 2, 7 + 8 · 3, 2 1 1 + 16 10 8 По таблице критических точек распределения Стьюдента (односторонняя кр критическая область) при a = 0, 01, k = 16, находим tпр (0, 01; 16) = 2, 58. кр кр Следовательно, −tпр = −2, 58, и так как Tнабл = −3, 6 < tпр = −2, 58, то нулевая гипотеза отвергается. 2.28 По двум независимым выборкам, объемы которых n = 12 и m = 18, извлеченным из нормальных генеральных совокупностей Х и У, найдены выборочные средние X = 31, 2, Y = 29, 2 и исправленные дисперсии S20X = 0, 84, S20Y = 0, 40. Требуется при уровне значимости a = 0, 05 проверить нулевую гипотезу H0 : M(X ) = M(Y ) при конкурирующей гипотезе H1 : M(X ) ≠ M(Y ). 2.29 Расходы сырья Xi и Y j на единицу продукции по старой и новой технологиям приведены в таблице (Xi расход сырья по старой технологии, Y j - по новой технологии, ni - число изделий по старой технологии, Y j - по 36 новой. по старой технологии по новой технологии Xi 404 307 308 Y j 303 304 306 308 ni 1 4 4 mj 2 6 4 1 Предполагая, что генеральные совокупности имеют нормальное распределение с неизвестными но одинаковыми дисперсиями. Требуется при уровне значимости a = 0, 1 проверить нулевую гипотезу H0 : M(X ) = M(Y ) при конкурирующей гипотезе H1 : M(X ) ≠ M(Y ). 2.6 Проверка гипотезы о виде распределения генеральной совокупности по критерию Пирсона (критерий x2 ). 2.6.1 Проверка гипотезы о нормальном распределении генеральной совокупности по критерию Пусть эмпирическое распределение задано в виде последовательности интервалов (xi ; xi+1 ) и соответствующих им частот ni (ni − сумма частот, которые попали в интервал (xi ; xi+1 )), (x1 ; x2 ) (x2 ; x3 ) . . . (xm ; xm+1 ) n1 n2 ... nm Для того, чтобы при уровне значимости a проверить гипотезу о нормальном распределении генеральной совокупности, надо: 1) Вычислить (например, методом произведений) выборочную среднюю x и выборочное среднее квадратическое отклонение S0 , причем, в качестве вариант принимать среднее арифметическое концов интервала: x∗i = x i + x i +1 2 . 2) Перейти к случайной величине Z = X − x∗ и вычислить концы инS∗0 xi − x∗ x − x∗ , zi+1 = i+1 ∗ , где S∗0 — среднее квадратическое ∗ S0 S0 отклонение, вычисленное по вариантам x∗ . Наименьшее значение Z, т.е. z1 , полагают равным −∞, а наибольшее zm+1 = +∞. 3) Вычислить теоретические частоты n′i = nPi , где n - объем выборки, Pi = F(zi+1 )− F(zi ) - вероятности попадания Х в интервал (xi ; xi+1 ), F(z) тервалов zi = — функция Лапласа. 4) Сравнить эмпирические и теоретические частоты с помощью крите37 рия Пирсона. Для этого составляют рассчетную таблицу (см. таблицу 1), по которой находят наблюдаемое значение критерия Пирсона x2набл = 2 m n − n′ X i i i =1 n′i . 5) По таблице критических точек распределения x2 , по заданному уровню значимости a и числу степеней свободы k = m − 3 (m− число интервалов выборки) находится критическая точка правосторонней критической области x2кр (a, k). Если x2набл < x2кр , то нет оснований отвергнуть гипотезу H0 о нормальном распределении генеральной совокупности. Если x2набл > x2кр , то нулевую гипотезу отвергают. ЗАМЕЧАНИЕ. Интервалы, содержащие малые эмпирические частоты (ni < 5), следует объединить, а частоты этих интервалов сложить. Если производилось объединение интервалов, то при определении числа степеней свободы по формуле k = m − 3, следует в качестве m принять число интервалов, оставшихся после объединения интервалов. 2.30 Пусть Х — это удой коров на молочной ферме за лактационный период (в ц), n = 30. xi 4–6 6–8 8–10 10–12 12–14 ni 4 3 6 7 10 При уровне значимости a = 0, 05 проверить гипотезу о нормальном распределении генеральной совокупности Х, используя критерий Пирсона. РЕШЕНИЕ. Находим середины интервалов x∗ i = x i + x i +1 . В качестве 2 частоты ni варианты xi принимаем число вариант, попавших в i -й интервал. Получаем дискретный вариационный ряд x∗i 5 7 9 11 13 ni 4 3 6 7 10 Вычисляем выборочное среднее x∗ и среднее квадратическое отклонеx∗ − 9 и составим ние s∗ . Для этого перейдем к условным вариантам ui = i 2 рассчетную таблицу ∗ ni ui ni ui u2i ni 4 3 6 7 10 –2 –1 0 1 2 –8 –3 0 7 20 16 3 0 7 40 38 Произведя вычисления, получим 2 u = − = −0, 067; u2 = 2, 2; x = C + hu = 9 − 0, 134 = 8, 866; 30 r s∗ = h2 u2 − u2 = 2, 96. Нормируем случайную величину X, т.е., перейдем к величине X − x∗i X − 8, 866 Z= = и вычисляем концы интервалов (zi , zi+1 ) : s∗ 2, 96 z i +1 = xi+1 − x∗i , s∗ 0,148 0,555 0,237 0,125 2,243 4,848 6,744 7,863 6,222 3,084 4 3 6 7 10 n′i (ni − n′i )2 2p−∞ n′i e 2 dx 2 ∞ Zz − x 1 F(z) = √ 39 ni 0,1480 0,3554 0,4582 0,1480 0,3554 0,383 1,059 0,383 1,059 − −0,968 −0,293 4 3 6 7 10 Для вычисления значения критерия составим таблицу 4,848 6,744 7,863 6,222 3,084 −0,3384 −0,1141 −0,5 −0,3389 −0,1141 −0,968 −0,293 zi ni z i +1 F(zi ) F(zi+1 ) 0,1616 0,2248 0,2621 0,2074 0,1028 pi = F(zi+1 )− −F(zi ) n′i = npi причем, наименьшее значение z1 полагаем равным нулю, а наибольшее, т.е., z6 равным ∞ . Составляем расчетную таблицу Вычисляем с помощью таблицы значение критерия x2набл = 3, 308 и по таблице критических точек распределения x2 находим критическую точку x2кр (0, 05; 2) = 6, 0. Так как x2набл < x2кр , то нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. 2.31 Пусть Х - это месячный доход жителей региона (в руб), насчитывающего n = 1000 жителей. Из генеральной совокупности сделана выборка (xi - месячный доход одного жителя, ni - число жителей с доходом xi ). xi < 500 500−1000 1000−1500 1500−2000 2000−2500 á 2500 ni 58 96 239 328 147 132 При уровне значимости a = 0, 05 проверить гипотезу о нормальном распределении генеральной совокупности Х, используя критерий Пирсона. 2.32 Величины контролируемого размера n = 80 деталей, изготовленных на одном станке (мкм), приведены в таблице интервал xi 3,9−4,9 4,9−5,9 5,9−6,9 6,9−7,9 частота ni 25 23 19 13 При уровне значимости a = 0, 01 проверить гипотезу H0 о том, что данные получены из нормально распределенной генеральной совокупности. 2.6.2 Проверка гипотезы о равномерном распределении генеральной совокупности. Пусть эмпирическое распределение непрерывной случайной величины Х задано в виде последовательных интервалов (xi−1 , xi ) и соответствующих им частот ni , причем, n = m P ni - объем выборки. Необходимо. исполь- i =1 зуя критерий Пирсона, проверить гипотезу о том. что генеральная совокупность Х имеет равномерное распределение. Плотность равномерного распределения имеет вид 1 , если − a à x < b f (x) = b − a 0, если x ∉ (a; b). Проверка гипотезы проводится в несколько шагов. 1) Находятся оценки a и b для параметров a и b - концов интервала соответственно, p p a = x − 3s, b = x + 3s, где x - выборочное среднее, s - выборочное среднее квадратическое отклонение. 2) Находится оценка для плотности распределения 1 f (x) = b−a 40 . 3) Находятся теоретические частоты 4) Сравниваются эмпирические и теоретические частоты с помощью критерия Пирсона, приняв число степеней свободы k = m − 3, где m — число интервалов, на которые разбита выборка, — точно так же, как это было проделано в §6,пп. 4 и 5. Заключение о принятии или не принятии гипотезы делается точно так же, как и в §6,п.5. 2.33 Проведено n = 100испытаний, в результате каждого из которых событие А появляется в различные моменты времени. В итоге было получено эмпирическое распределение интервал (xi−1 − xi ) 2−4 4−6 6−8 8−10 10−12 частота ni 8 28 35 22 7 Проверить при уровне значимости a = 0, 05гипотезу H0 о том, что время появления события Х распределено равномерно. РЕШЕНИЕ. Находим вначале оценки √ параметров √aи bравномерного распределения по формулам a = x − 3s, b = x + 3s,где xи s вычислены для вариационного ряда x∗i 3 5 7 9 11 ni 8 28 35 22 7 где x∗ i = x i + x i +1 , i = 1, 2, 3, 4, 5, x1 = 2, x6 = 12; 2 24 + 140 + 245 + 198 + 77 x= = 6, 84. 100 x∗ − 7 Перейдя к условным вариантам ui = i ,вычисляем выборочное квад2 s n−1 S0X = 2, 0915. ратическое отклонение s = √ n√ Тогда a = x −√ 3s = 6, 84 − 32, 0915 = 3, 217, b = x + 6, 84 + 2, 0915 3 = 10, 463. Находим плотность вероятности предполагаемого распределения 1 , если a à x < b f (x) = 7, 246 0, если x ∉ (a; b). √ 3s = 4 − 3, 217 100 = 10, 806, n′2 = 7, 246 6−4 8−6 10 − 8 100 = 27, 601 = n′3 = 100 = n′4 = 100, 7, 246 7, 246 7, 246 10, 463 − 10 = 6, 3897. n′5 = 7, 246 Составляем расчетную таблицу и вычисляем теоретические частоты n′1 = 41 ni n′i (ni − n′i )2 n′i 8 28 35 22 7 В 10,806 0,0,7286 27,6014 0,0057 27,6014 1,9832 27,6014 1,1367 6,3897 0,0583 результате вычислений, учитывая, что число степеней свободы k = S0 − 3 = 5 − 3 = 2,и уровень значимости a = 0, 05, находим наблюдаемое значение критерия: x2набл = 3, 9125. Поскольку x2набл = 3, 9125 < x2 (0, 05; 2) = 6, 0,. то нет оснований отвергнуть гипотезу H0 . 2.34 Дана выборка из генеральной совокупности Х a) интервал (xi−1 , xi ) (−40, −30) (−30, −20) (−20, −10) (−10, 0) частота ni 8 12 19 11 b) интервал (xi−1 , xi ) (−1, −0, 5) (−0, 5, 0) (0, 0, 5) (0, 5, 1) частота ni 12 20 38 30 При уровне значимости a) a = 0, 05; b) a = 0, 01проверить гипотезу H0 о том, что случайная величина распределена равномерно. 2.6.3 Проверка гипотезы о распределении генеральной совокупности по закону Пуассона. Пусть задано эмпирическое распределение дискретной случайной величины Х. Требуется, используя критерий Пирсона, проверить гипотезу о распределении генеральной совокупности по закону Пуассона. Для того, чтобы при уровне значимости aпроверить, что генеральная совокупность Х распределена по закону Пуассона, надо: 1. Найти по заданному эмпирическому распределению выборочное среднее x. 2. Приняв в качестве оценки параметра lраспределения Пуассона выборочную среднюю l = x, найти по формуле Pi = li −l e , i = 0, 1, 2, . . . , r, i! теоретические вероятности и теоретические частоты n′i = nPi . Здесь r максимальное число различных вариант, n- объем выборки. 3. Сравнить эмпирические и теоретические частоты с помощью критерия Пирсона (5), приняв число степеней свободы k = r − 2,где r - число различных групп выборки. Если x2набл < x2кр - нет оснований отвергнуть гипо42 тезу о распределении генеральной совокупности по закону Пуассона. Если x2набл < x2кр - гипотеза отвергается. Если производилось объединение малочисленных частот в одну группу, то r - число оставшихся групп выборки после объединения. 2.35 При испытании радиоэлектронной аппаратуры фиксировалось число отказов в результате 59 испытаний число отказов xi 0 1 2 3 число испытаний ni 42 10 4 3 Проверить гипотезу H0 о том, что при уровне значимости a = 0, 05 число отказов имеет распределение Пуассона. 0 + 10 + 8 + 9 ≅ РЕШЕНИЕ. Найдем сначала выборочную среднюю: x = 59 0, 5. Полагаем l = x = 0, 5. Найдем по готовым таблицам или по формуле li −l e вероятности. Получаем, p0 = e−0,5 = 0, 606, p1 = 0, 5e−0,5 = i! 0, 53 −0,5 0, 52 −0,5 e = 0, 076, p3 = e = 0, 013. Находим 0, 303, p2 = 2 6 ′ ′ теоретические частоты ni = npi : n0 = 35, 785, n1 = 17, 893, n′2 = 4, 473, n′3 = 0, 522.Составляем расчетную таблицу, объединяя последние два значения ni в одно (ni − n′i )2 ni n′i n′i Pi = 42 35,785 1,079 10 17,893 3,482 7 5,219 0,608 Вычисления дают следующее значение наблюдаемого критерия x2набл = 5, 169. Находим критическую точку распределения x2 при уровне значимости a = 0, 05и с k = 3 − 1 = 2степенями свободы: x2кр (0, 05; 2) = 6, 0.Так как x2набл = 5, 169 < x2кр = 6, 0, то нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. 2.36 В цехе с четырмя станками ежедневно регистрировалось число вышедших из строя станков. Всего было проведено 50 наблюдений, результаты приведены в таблице число слом. станковxi 0 1 2 3 4 число зарегистр. случаевni 6 14 17 7 6 При уровне значимости a = 0, 05проверить гипотезу H0 о том, что число вышедших из строя станков имеет распределение Пуассона. 2.37 В итоге проверки на стандартность 200 ящиков консервов получено следующее эмпирическое распределение значений случайной величины Х — числа нестандартных банок консервов в одном ящике: 43 0 1 2 3 4 132 43 20 3 2 Проверить при уровне значимости a = 0, 05гипотезу H0 о том, что число нестандартных коробок распределено по закону Пуассона. xi ni ОТВЕТЫ И УКАЗАНИЯ. 2.3 H0 : a0 = 10л, H1 = a < 10л, Uнабл = −3, uкр = 1, 64. Гипотеза H0 отвергается. 48 − 49 2.4 Uнабл = · 3 = −1, uкр = 1, 96. Нет оснований отвергнуть 3 нулевую гипотезу. x−2 2.5 Uнабл = · 4 = x − 2 = 1, uкр = 1, 65. Нет оснований отвергнуть 4 нулевую гипотезу. 865 − 800 √ кр кр · 17 = 2, 233, tпр (0, 01; 16) = 2, 92, Tнабл < tпр . 2.8 Tнабл = 120 Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. кр кр 2.9 H0 : a = 75, H1 : a ≠ 75, tдвуст = 1, 83, |Tнабл | < tдвуст . Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. s n 1 P 175 2.10 a)x = (x − x)2 = 0, 163; b)Tнабл = = 35, 045, S0 = 20 n − 1 i =1 i 35, 042 − 35 √ кр 20 = 0, 9; tдвуст (0, 05; 19) = 2, 09. Нет оснований отверг0, 163 нуть нулевую гипотезу. 0, 325 √ кр · 70 = 13, 711, tпр (0, 01; 79) = 2, 39, x = 8, 325, S0 = 2.11 Tнабл = 0, 212 кр кр 0, 212. Так как Tнабл > −tпр = tлев , то нет оснований отвергать гипотезу H0 . кр 2.12 x = 5, 989, S0 = 12, 124, Tнабл = 0, 009, tпр (0, 05; 89) = 1, 67 > Tнабл . Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. 2.15 Гипотеза H0 отвергается. (n − 1)S20 (21 − 1)16, 2 = = 21, 6 < x2кр (0, 01, 20) = 37, 6. 2.16 x2набл = 15 s20 Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. 2.17 S20u = S20x = 4, x2лев кр (0, 975, 19) = 8, 91. x2прав кр (0, 0б025, 19) = 32, 9б, x2набл = 38. Гипотеза H0 отвергается. 2.21 Fнабл = 1, 5, Fкр (0, 05; 20, 15) = 2, 33 (k1 = 21, k2 = 16) . Гипотеза левосторонняя. Так как Fкр = 2, 33 > Fнабл = 1, 5, то нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. 2.22 x = 6, 333, y = 6, 47, S20X = 0, 604, S20Y = 0, 524, k1 = 11, k2 = 16. Fнабл = 1, 153, Fкр (0, 05; 11, 16) = 2, 72, Fкр > Fнабл . Нет оснований 44 отвергнуть нулевую гипотезу. 2.23 a)S20X = 5, 9697, S20Y = 5, 174, Fнабл = 1, 1538, Fкр (0, 01; 11, 11) = 4, 46. Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. b)S20X = 1, 61, S20Y = 2, 1923, Fнабл = 1, 3617, Fкр (0, 01; 12, 8) = 5, 67. Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. 2.25 a)Гипотеза H0 не отвергается. b)Гипотеза H0 не отвергается. кр 2.28 Tнабл = 7, 1, k = 28, a = 0, 05; tдвуст (0, 05; 28) = 2, 05. Гипотеза H0 отвергается. кр 2.29 Tнабл = 4, 722, tдвуст (0, 1; 20) = 1, 725. Гипотеза H0 отвергается. 2 2.31 x = 1653, s = 445591. x2набл = 2, 37 < x2кр (0, 05, 2) = 5, 99. Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. x∗i − 5, 65 x i + x i +1 ∗ , x = 5 , 65 , u = , u = −0, 75, u2 = 32. x∗ = i i i 2 1 ∗ xi − x , i = 2, 3, 4, z5 = s∗ = 3, 218, S0 = 4 − 3 = p 1, 7, s∗ = 1, 7 − 0, 752 = 1, 0665, z1 = −∞, zi = ∞, pi = F(zi+1 ) − F(zi ), ni = 80 pi . x2набл 1, x2кр (0, 01, 1) = 6, 6 > x2набл . Нет оснований отвергнуть нулевую гипоте- зу. x∗i -35 -25 -15 -5 ni 8 12 19 11 √ ∗ ∗ xi = −18, 4, sv = 9, 922, a = −18, 4 − 9, 922 3 = −35, 585, b = 2.34 а) √ −18, 4+9, 922 3 = −, 1, 215, f (x) = 1 , x2 = 1, 7399, k = 34, 37 набл 4 − 3 = 1, x2кр (0, 05, 1) = 3, 8. Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. x∗ -0,75 -0,25 0,25 0,75 b) i ni 8 12 20 38 1 1 x∗i = −0, 18, s∗v = 0, 49, a = −0, 6687, b = 1, 0287, , = b − a 1, 6974 x2набл = 5, 9834, x2кр (0, 025, 1) = 5. Гипотеза H0 отвергается. 2.36 x = 1, 86, l = 2 (округляем до ближайшего целого числа). Pi = 1 b−a = li −l e , i = 0, 1, 2, 3, 4, 5. x2набл = 1, 93619, x2кр (0, 05, 3) = 7, 8. Нет осноi! ваний отвергнуть нулевую гипотезу. (43 + 40 + 9 + 8) 2.37 x = = 0, 5 = l. Pi = (0, 5)i i !e−0,5 , i = 0, 1, 2, 3, 4, 5. 200 При вычислении x2набл малочисленные частоты последних двух групп объединяются. x2набл = 9, 4072, x2кр (0, 05, 2) = 6, 0(k = 4 − 2 = 2). Гипотеза H0 отвергается. 45 Глава 3 Метод наименьших квадратов и элементы регрессионного анализа. 3.1 Предварительные сведения. Метод наименьших квадратов. Корреляционной зависимостью между двумя переменными величинами называется функциональная зависимость между значениями одной из них и условным математическим ожиданием другой. Между переменными корреляционная зависимость может быть представлена в виде M(Y |X = x) = w(x), M(X |Y = y) = c(y). Эти уравнения называются уравнениями регрессии соответственно Y на X и X на Y . Графики функций y = w(x)и x = c(y)называются линиями регрессии. По выборке X Y x1 y1 x2 y2 ... ... xn yn ищут оценку функций регрессии. Одной из основных задач регрессионного анализа является изучение формы зависимости между переменными X и Y. Вначале делается предположение о виде функции регрессии y = w(x, a1 , . . . , am ), где a1 , a2 , . . . , am — параметры предполагаемой функции. Затем определяют параметры ai методом наименьших квадратов, т.е., 46 ищут такие значения параметров a1 , a2 , . . . , am , при которых достигается минимум функции S= n X i =1 (yi − w(xi , a1 , . . . , am ))2 . Мы далее рассмотрим только случай линейной зависимости с двумя параметрами, а именно, y = w(x, a1 , a2 ) = a2 + a1 x. Тогда S= n X (yi − a1 xi − a2 )2 . (6) i =1 Исследуем функцию S на экстремум, как функцию двух переменных a1 и a2 . Вначале находим критические точки из системы уравнений n X ∂w (x, a1 , a2 ) = −2 (yi − a1 xi − a2 )xi = 0, ∂a1 i =1 n X ∂w (x, a1 , a2 ) = −2 (yi − a1 xi − a2 ) = 0. ∂a2 i =1 Решениями этой системы будут величины a1 = где x = x·y−x·y , x2 − (x)2 n 1 P xi , y = n 1 P a2 = yi , xy = n 1 P y · x2 − x · xy = y − a1 x, x2 − (x)2 xi yi , x2 = n i =1 n i =1 n i =1 регрессии Y на X принимает следующий вид y = a2 + a1 x. n 1 P (xi )2 . Уравнение n i =1 (7) Учитывая, что выборочный коэффициент корреляции имеет вид rв = q xy − xy , sX sY q (8) где sX = x2 − (x)2 , sY = y2 − (y)2 , из равенства (7) следует y = a2 + sY rx. sX Полученные с помощью метода наименьших квадратов оценки параметров уравнения регрессии a1 и a2 , являются несмещенными и состоятельными. Можно показать, что рассматриваемые оценки являются эффективными в классе линейных несмещенных оценок. 47 3.1 Для определения параметров a1 и a2 в уравнении регрессии y = a1 x+ a2 были измерены значения y при различных значениях x. получена выборка (x1 , y1 ), ..., (xn , yn ). Методом наименьших квадратов определить параметры a1 и a2 . xi 40 50 60 70 80 90 100 yi 20 25 28 30 35 40 45 РЕШЕНИЕ. Делаем предварительные вычисления 1 223 x = · 490 = 70, y = = 31, 8571, 7 7 1 xy = (800 + 1250 + 1680 + 2100 + 2800 + 3600 + 4500) = 2390, 7 1 x2 = 402 + 502 + 602 + 702 + 802 + 902 + 1002 = 5300. 7 Вычисляем коэффициенты уравнения регрессии 2390 − 70 · 31, 857 a1 = 5300 − 4900 = 0, 400025, a2 = 31, 857 − 0, 400025 · 70 = 3, 85525. Уравнение регрессии Y на X имеет вид y = 0, 400025x + 3, 85525. 3.2 Для определения параметров a1 и a2 в уравнении регрессии y = a1 x + a2 были измерены значения y при различных значениях x. Получена выборка (x1 , y1 ), ..., (xn , yn ). Методом наименьших квадратов определить параметры a1 и a2 . a) xi 2 3 4 5 6 7 8 yi 2 1,9 2,2 2,4 2,3 2,5 2,5 b) xi yi 11,0 1,5 11,5 1,5 12,0 1,6 12,5 1,7 13,0 1,9 13,5 1,9 c) xi yi -0,75 1,83 -0,5 1,57 -0,25 1,13 0 0,89 0,25 0,75 0,5 0,30 0,75 0,06 1 -0,01 -1 2,08 d) xi yi 3.2 0,5 3 1 3 1,5 4 2 4 2,5 4 3 5 3,5 5 4 5 4,5 6 5 8 Проверка гипотезы о значимости выборочного коэффициента корреляции. Пусть двумерная генеральная совокупность (X,Y ) распределена нормально. Из этой совокупности извлечена выборка объема n и по ней най48 ден выборочный коэффициент корреляции r. Требуется проверить нулевую гипотезу H0 : rG = 0, где rG - коэффициент корреляции генеральной совокупности (X,Y ). Для того, чтобы при уровне значимости a проверить нулевую гипотезу при конкурирующей гипотезе H1 : rG ≠ 0, надо вычислить наблюдаемое значение критерия √ r n−2 Tнабл = p , 1 − r2 где r определяется формулой (8), и по таблице критических точек распределения Стьюдента, по заданному уровню значимости a и числу степеней свободы k = n − 2 найти критическую точку tкр двусторонней критической области. Если |Tнабл | < tкр , то нет оснований отвергнуть гипотезу H0 . Если |Tнабл | > tкр ,то нелевая гипотеза отвергается. 3.3 По выборке объема n = 100, извлеченной из двумерной нормальной генеральной совокупности (X,Y ), найден выборочный коэффициент корреляции r = 0, 2. . Требуется при уровне значимости a = 0, 05 проверить нулевую гипотезу о равенстве нулю генерального коэффициента корреляции при конкурирующей гипотезе H1 : rG ≠ 0. РЕШЕНИЕ. Находим наблюдаемое (эмпирическое) значение критерия Tнабл √ 100 − 2 = 0, 2 p = 2, 02. 1 − 0, 22 По таблице критических точек распределения Стьюдента по уровню значимости a = 0, 05, помещенному в верхней строке таблицы, и числу степеней свободы k = n − 2 = 98 находим критическую точку двусторонней критической области кр(0, 05; 98) = 1, 96. Поскольку Tнабл = 2, 02 > 1, 96 = tкр , то нулевую гипотезу отвергаем, т.е., случайные величины Х и У коррелированы. 3.4 По выборке объема n = 50 , извлеченной из двумерной нормальной генеральной совокупности (X,Y ), составлена корреляционная таблица X 12 Y 105 115 125 135 145 17 22 4 3 − 27 37 mj 7 16 − 1 − 4 13 − − − 8 2 1 11 1 2 − − − − 3 ni 6 9 6 12 12 5 50 Требуется: а) Найти выборочный коэффициент корреляции r . b) При уровне значимости a = 0, 05 проверить нулевую гипотезу H0 : rxy = 0 при − 2 3 1 5 3 32 − − 10 − − 49 конкурирующей гипотезе H1 : rxy ≠ 0. РЕШЕНИЕ. Перейдем к новым вариантам y j − 125 x − 27 , vj = . ui = i 5 10 Составим корреляционную таблицу для величин U и V U −3 V −2 −1 −2 −1 4 3 − 0 1 mj 7 16 0 − 1 − 4 13 1 − − − 8 2 1 11 2 1 2 − − − − 3 ni 6 9 6 12 12 5 50 Поскольку выборочный коэффициент корреляции rxy , то ввиду того, что m n P 1 P − 2 3 3 2 1 5 − − − − 10 u v n − uv n i =1 j =1 i j i j rxy = ruv = , su sv где u= v= n 1 X1 n i =1 n 1 X2 n j =1 ui ni , u2 = v j m j , v2 = n1 X i =1 q u2i ni , su = u2 − (u)2 , n 1 X2 n j =1 q m j , sv = v2 − (v)2 , нам надо вычислить эти величины и величину n2 n1 P 1 P n i =1 j =1 ui v j ni j , n = 50. Для вычисления u, v, u2 , v2 , составим расчетные таблицы совокупность V совокупность U ui ni ni ui ni u2i vj −3 −2 −1 6 9 6 12 5 −18 −18 −6 54 36 6 0 20 −2 −1 mj mjvj m j v2j 7 −14 28 16 −16 16 0 13 0 0 0 0 1 11 11 11 2 10 2 3 6 12 20 13 = −0, 4; v = − = −0, 26; u2 = Отсюда следует, что u = − 50 50 p 67 128 = 2, 56; v2 = = 1, 34; su = 2, 56 − 0, 16 = 1, 55; sv = 50 50 p 1, 34 − 0, 0676 = 1, 13. 50 Контроль =9 P -7 0 -8 2 0 0 8 2 8 0 0 1 i =1 j =1 4 -7 2 0 u u·V P 2 1 V = P nuv·v 2 0 0 0 1 3 -9 -3 -3 -2 n2 n1 P P 14 -4 0 1 -1 -5 -1 5 1 -6 3 -6 2 -1 v -2 -8 2 2 -10 -1 -6 -8 -3 u Таким образом, 2 1 1 4 10 10 0 3 -8 4 -1 8 2 P 4 -6 -3 -8 ↑ =9 -14 4 0 3 16 v P U P= nuv· u 2 1 0 -1 -2 ↑ v ·U Для вычисления используем таблицу ui v j ni j = 9 и 1 · 9 − (−0, 4)(−0, 26) 50 = 0, 0434. ruv = 1, 55 · 1, 13 Проверим нулевую гипотезу H0 : rxy = 0 при уровне значимости a = 0, 05, 51 при k = n − 2 = 48 степенях свободы и при конкурирующей гипотезе H1 : rxy ≠ 0. Находим по таблице критических точек распределения Стьюдента √ 48 = 0, 307 < 1 − 0, 04342 tкр = 2, 02, то нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. 3.5 По выборке объема n = 25, извлеченной из двумерной нормальной генеральной совокупности (X,Y ). Требуется: а) Составить корреляционную таблицу. б) Найти выборочный коэффициент корреляции rxy . в) Проверить нулевую гипотезу Ho : rG = 0 при уровне значимости a = 0, 01 и при конкурирующей гипотезе H1 : rG ≠ 0. X 20 35 40 30 25 35 20 30 25 35 40 30 20 Y 10 30 20 40 10 20 40 40 10 40 20 10 30 X 25 35 30 20 40 20 30 30 30 20 30 40 Y 40 20 30 40 10 10 30 20 40 20 10 30 РЕШЕНИЕ. а) Составляем корреляционную таблицу tкр (0, 05; 48) = 2, 02. Так как Tнабл = 0, 0434 · p X Y 20 25 30 35 40 mj 10 20 30 40 2 − − 2 1 2 3 8 − 1 1 1 1 4 7 5 5 8 25 2 1 1 2 6 ni 1 3 2 1 1 4 б) Введем новые варианты ui = xi − 30 , 5 корреляционную таблицу для вариант ui и v j . U −2 V −2 −1 0 1 ni 2 1 1 2 6 −1 0 1 2 mj 2 2 1 2 3 8 − 1 1 1 1 4 7 5 5 8 25 − − 1 3 2 1 1 4 vj = y j − 30 10 и составим 5 P 4 1 P ui v j ni j . 25 i=1 j =1 3 11 63 Получаем u = − = −0, 12, v = − = −0, 44, u2 = = 25 25 25 2, 52,pv2 = 1, 64, p su = 2, 52 − (0, 12)2 = 1, 583, sv = 1, 64 − 0, 1936 = 1, 203. Вычислим величины u, v, su , sv , 52 совокупность U ui ni ni ui −2 −1 6 3 8 4 4 −12 −3 совокупность V ni u2i vj mj mjvj m j v2j =4 P P -2 1 -4 2 1 1 -1 -1 1 1 -2 0 -3 3 -3 6 0 3 2 -1 -4 u 2 2 0 0 1 53 V = P nuv·v P u·V -2 1 -1 -1 v -2 u -4 2 1 -2 -4 -4 1 2 1 -1 -2 -4 3 0 0 0 -2 0 1 0 2 -2 1 0 2 1 2 1 -2 -1 1 1 2 2 2 -4 2 1 2 1 0 -1 -2 ↑ ← Контроль =4 -2 0 -2 8 v U= P nuv· u P v ·U 24 −2 7 −14 28 3 −1 5 −5 5 0 0 0 0 5 0 0 1 4 4 1 8 8 8 2 8 32 3 4 P 1 P Для вычисления ui v j ni j составляем таблицу 25 i=1 j =1 Вычисления дают следующий результат: 5 P 4 1 P n i =1 j =1 ui v j ni j = 4 = 0, 16, 25 0, 16 − (−0, 12)(−0, 44) rxy = ruv = = −0, 193. 1, 583 · 1, 203 Проверим нулевую гипотезу H0 : rG = 0, при уровне значимости a = 0, 05 и конкурирующей гипотезе H1 : rG ≠ 0. Имеем, k = n − 2 = 23. Находим по таблице критических точек распределения Стьюдента критическую √ 23 = точку tкр (0, 01; 23) = 2, 81. Вычисляем Tнабл = −0, 193 p 1 − (0, 193)2 −0, 943. Так как |Tнабл | = 0, 943 < tкр = 2, 81, то нет оснований отвергать нулевую гипотезу. 3.6 По выборке объема n = 120, извлеченной из нормальной двумерной генеральной совокупности (X,Y ), найден выборочный коэффициент корреляции rxy = 0, 4. Требуется при уровне значимости a = 0, 05 проверить нулевую гипотезу о равенстве нулю генерального коэффициента корреляции при конкурирующей гипотезе H1 : rG ≠ 0. 3.7 По выборке объема n = 30, извлеченной из нормальной двумерной генеральной совокупности (X,Y ), составлена корреляционная таблица X Y 10 15 20 25 14 − − 4 2 24 2 1 − 3 34 − 4 2 1 44 1 2 8 − Требуется а) Найти выборочный коэффициент корреляции rxy . б) При уровне значимости a = 0, 01 проверить нулевую гипотезу Ho : rG = 0 при конкурирующей гипотезе H1 : rG ≠ 0. 3.8 По выборке объема n = 24, извлеченной из двумерной нормальной генеральной совокупности (X,Y ), требуется: а) Составить корреляционную таблицу. б) Найти выборочный коэффициент корреляции rxy . в) При уровне значимости a = 0, 01 проверить нулевую гипотезу Ho : rG = 0 при конкурирующей гипотезе H1 : rG ≠ 0. X 5 15 5 10 15 20 5 15 15 5 15 10 15 Y 14 24 34 14 24 40 14 34 24 40 14 24 14 X 20 15 15 5 10 15 15 5 15 20 15 Y 40 24 14 24 34 14 40 14 24 34 24 54 3.3 Уравнения линейной регрессии. 3.9 Для определения параметров a1 и a2 в уравнении регрессии y = a1 x + a2 были измерены значения y при различных значениях x. Получена выборка (x1 , y1 ), . . . , (xn , yn ) объема n = 5. Методом наименьших квадратов определить параметры уравнения регрессии a1 и a2 . xi 40 50 60 70 80 yi 20 25 28 30 35 РЕШЕНИЕ. Вычисляем вначале величины x, y, x2 , y2 , xy. Получаем 300 1 = 60. y = (20 + 25 + 28 + 30 + 35) = 5 5 5 5 19000 3934 138 1 P 1 P x2i = y2 = = 2, 76, x2 = = 3800, y2 = = 5 5 i =1 5 5 i =1 i 5 5 8630 1 P 7868, xy = = 1726. Находим коэффициенты уравнеxi yi = 5 i =1 5 1726 − 60 · 2, 76 xy − xy y · x2 − xxy ния a1 = = = = 7, 802. a2 = 3800 − 3600 x2 − (x)2 x2 − (x)2 2, 76 · 3800 − 60 · 7, 802 = 50, 099. 3800 − 3600 Записываем уравнение регрессии Y на X : y = 7, 802x + 50, 099. 3.10 В корреляционной таблице дана выборка значений двумерной генеральной совокупности (X,Y ) 1 5 x = (40 + 50 + 60 + 70 + 80) = X Y 0, 5 2, 0 3, 5 nx 4 6 8 10 ny 4 – 2 2 8 – 6 – – 6 – 3 1 2 6 4 9 3 4 n = 20 Найти линейное уравнение регрессии Y на X . РЕШЕНИЕ. Перейдем к новым вариантам ui = составим расчетные таблицы совокупность U ui ni ni ui ni u2i xi − 8 2 , vj = yj − 2 и 1, 5 совокупность V vj mj mjvj m j v2 j 4 −8 16 −1 8 −8 8 9 −9 9 0 6 0 0 0 3 0 0 1 6 6 6 1 4 4 4 Производя необходимые вычисления, находим u = −0, 65; u2 = 1, 45; v = −0, 1; v2 = 0, 7. Учитывая, что C1 = 8, C2 = 2, h1 = 2, h2 = 1, 5, вычис- −2 −1 55 q ляем далее x = uh +C1 = 6, 7, y = vh2 +C2 = 1, 85, sx = h1 u2 − (u)2 = q1 2, 028, sy = h2 v2 − (v)2 = 1, 245. Для нахождения выборочного коэффициента корреляции составляем расчетную таблицу u -2 -1 -8 1 2 -4 P v ·U v 2 0 4 -1 U= P nuv· u 1 0 v -6 6 -6 0 -1 -1 -2 -2 -6 6 0 0 0 -3 3 1 3 V = P nuv·v P u·V 2 1 2 2 -4 3 -1 0 8 -3 0 0 u P P =5 ↑ =5 ↑ 1 Контроль Подставляя найденные значения в уравнение sy (x − x), sx получаем наше уравнение регрессии Y на X y = 0, 153x + 0, 821. 3.11 Для определения параметров a1 и a2 в уравнении регрессии y = a1 x + a2 были измерены значения y при различных значениях x. Получена выборка (x1 , y1 ), . . . , (xn , yn ). Методом наименьших квадратов определить параметры a1 и a2 . xi 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 а) yi 1,5 1,5 1,6 1,7 1,9 xi 0,5 1 1,5 2 2,5 b) yi 3 3 4 4 5 y − y = rxy 3.12 В корреляционной таблице дана выборка значений двумерной генеральной совокупности (X,Y ). Найти линейное уравнение регрессии Y на X. 56 X 5 Y 10 15 X 0 Y 20 1 2 3 4 − 1 2 3 8 2 − 5 − − 2 4 12 2 3 − − 4 − 3 − 16 − − 1 1 3.13 Для определения параметров a1 и a2 в уравнении регрессии y = a1 x + a2 были измерены значения y при различных значениях x. Получена выборка (x1 , y1 ), . . . , (xn , yn ). Требуется: а) Найти выборочный коэффициент корреляции rxy . б) При уровне значимости a = 0, 05 проверить нулевую гипотезу H0 : rG = 0 при конкурирующей гипотезе H1 : rG ≠ 0. в) Найти выборочное линейное уравнение регрессии Y и X . xi -1 -0,75 -0,5 -0,25 а) yi 1,09 1,47 1,95 2,47 xi 2 3 4 5 6 b) yi 2 1,9 2,2 2,4 2,3 3.14 В корреляционной таблице дана выборка значений двумерной генеральной совокупности (X,Y ). Требуется: а) найти выборочный коэффициент корреляции rxy ; б) при уровне значимости a = 0, 01 проверить нулевую гипотезу H0 : rG = 0 при конкурирующей гипотезе H1 : rG ≠ 0; в) найти выборочное линейное уравнение регрессии Y и X . a) b) а) 1 2 3 3 X 1 Y 2 4 6 nx – 1 2 3 2 2 − b) − 2 3 4 ny 2 2 – 4 3 – 5 8 – 4 1 5 5 7 8 n = 20 X 0, 5 Y 0, 6 – 0, 7 1 0, 8 1 0, 9 – nx 2 0, 6 0, 7 0, 8 ny 2 4 – – 6 – – 3 – 3 8 – – 1 9 10 5 4 1 n = 20 ОТВЕТЫ И УКАЗАНИЯ. 3.2 a) x = 70, y = 31, 857, xy = 2390, x2 = 5300, a1 = 0, 400, a2 = 3, 855. y = 0, 400x + 3, 855. b) x = 5, y = 2, 2571, xy = 11, 6857, x2 = 29, a1 = 0, 10005, a2 = 1, 75685. y = 0, 10005x + 1, 7568. c) x = 12, 25, y = 1, 6333, xy = 20, 7583, x2 = 96, 4167, a1 = −0, 01399, a2 = 1, 8047. y = −0, 01399x + 1, 8047. d) x = 0, y = 0, 3356, xy = −0, 4608, x2 = 0, 4167, a1 = −1, 1058, a2 = 0, 3356. y = −1, 1058x + 0, 3356. 57 e) x = 2, 75, y = 4, 7, xy = 15, 8, x2 = 9, 625, a1 = 1, 39034, a2 = 0, 876565. y = 1, 39034xs+ 0, 876565. 11800 = 4, 74, tкр (0, 05; 118) = 1, 98. Гипотеза 3.6 r = 0, 4, Tнабл = 0, 4 84 H0 отвергается. y j − 24 xi − 15 , vj = .u = 3.7 Перейти к условным вариантам ui = 5 10 0, 8333, u2 = 2, 6333, v = 0, 7667, v2 = 1, 9, su = 1, 3924, v2 = 1, 1455, √ 28 ruv = rxy = −0, 1289. Tнабл = −0, 1289 p = −0, 6878, k = 1 − 0, 12892 28, tкр (0, 01; 28) = 2, 76. Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. 3.8 Сначала по выборке, извлеченной из двумерной из двумерной нормальной генеральной совокупности (X,Y ) составить корреляционную таблицу. y j − 24 xi − 10 , vj = . Тогда u = Перейти к условным вариантам ui = 5 10 2 2 0, 5, u = 1, 25, v = 0, 1667, v = 1, 1667, su = 1, sv = 1, 0672, ruv = rxy = 0, 1796. Tнабл = 0, 8563, tкр (0, 01; 22) = 2, 82. Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. yj − 2 xi − 10 3.11 a) Перейти к условным вариантам ui = , vj = . То5 1 гда u = 0, 25, u2 = 1, 4, v = 0, 1, v2 = 0, 6, sx = 5, 7825, sy = 0, 7681, rxy = 0, 08443, x = 11, 25, y = 2, 1. y = 0, 0844x + 1, 1505. y j − 12 xi − 2 b) Перейти к условным вариантам ui = , vj = . Тогда u = 1 1 2 2 −0, 4, u = 1, 2, v = 0, 85, v = 1, 65, sx = 1, 0198, sy = 3, 852, rxy = 0, 3971, x = 1, 6, y = 15, 4. y = 1, 5x − 2, 4. 3.12 a) rxy = 0, 811. Tнабл = 1, 96, tкр (0, 05; 2) = 4, 30. Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. a1 = 1, 22067, a2 = 2, 511, y = 1, 22067x + 2, 511. b) rxy = 0, 8236. Tнабл = 2, 515, tкр (0, 05; 3) = 3, 18. Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. a1 = 0, 11, a2 = 1, 72, y = 0, 11x + 1, 72. 3.14 a) rxy = −0, 0127, Tнабл = −0, 2286, tкр (0, 01; 18) = 2, 88. Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. a1 = −0, 02527, a2 = 4, 3694985, y = −0, 02527x + 4, 3694985. b) rxy = −0, 312, Tнабл = −1, 3932, tкр (0, 01; 18) = 2, 88. Нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу. a1 = −0, 270, a2 = 0, 8677, y = −0, 270x + 0, 8677. 58 0 1 2 3 4 5 6 l 0,2 0,81873 0,16375 0,01638 0,00109 0,00006 0,1 0,90484 0,09048 0,00452 0,00015 i k 0 1 2 3 4 5 6 7 8 l 2,0 0,13534 0,27067 0,27067 0,18045 0,09022 0,03609 0,01203 0,00344 0,00086 1,0 0,36788 0,36788 0,18394 0,06131 0,01533 0,00307 0,00051 0,00007 0,00001 Т а б л. 1. (Окончание). k 0,3 lk −l e k! 0,04979 0,14936 0,22404 0,22404 0,16803 0,10082 0,05041 0,02160 0,00810 3,0 0,74082 0,22225 0,03334 0,00333 0,00025 0,00002 Т а б л. 1. Значения функции pk (l) = Распределение Пуассона 0,01832 0,07326 0,14653 0,19537 0,19537 0,15629 0,10419 0,05954 0,02977 4,0 0,67032 0,26813 0,05363 0,00715 0,00072 0,00006 0,4 0,00674 0,03369 0,08422 0,14037 0,17547 0,17547 0,14622 0,10445 0,06528 5,0 0,60653 0,30327 0,07582 0,01264 0,00158 0,00016 0,00001 0,5 k 9 10 11 12 13 14 15 16 17 l 0,54881 0,32929 0,09879 0,01976 0,00296 0,00036 0,00004 0,6 0,00019 0,00004 0,00001 2,0 0,49659 0,34761 0,12161 0,02839 0,00497 0,00070 0,00008 0,00001 0,7 0,00270 0,00081 0,00022 0,00006 0,00001 3,0 0,44933 0,35946 0,14379 0,03834 0,00767 0,00123 0,00016 0,00002 0,8 0,01323 0,00529 0,00193 0,00064 0,00020 0,00006 0,00002 4,0 0,40657 0,36591 0,16466 0,04940 0,01112 0,00200 0,00030 0,00004 0,9 5,0 0,03627 0,0813 0,00824 0,00343 0,00132 0,00047 0,00016 0,00005 0,00001 Приложение. Таблицы Т а б л. 2. Значения функции l k 0 1 2 3 4 5 l k 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 k lm e−l P m=0 m! 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 06 0,90484 0,99532 0,99984 1,00000 0,81873 0,98248 0,99885 0,99994 1,00000 0,74081 0,96306 0,99640 0,99973 0,99998 1,00000 0,67032 0,93845 0,99207 0,99922 0,99994 1,00000 0,60653 0,90980 0,98561 0,99825 0,99982 1,00000 0,54881 0,80781 0,97688 0,99664 0,99960 1,00000 0,7 0,8 0,9 1,0 2,0 3,0 0,49658 0,84420 0,96586 0,99425 0,99921 0,99991 0,99999 1,00000 0,44933 0,80880 0,95258 0,99092 0,99859 0,99982 0,99998 1,00000 0,40657 0,77248 0,93714 0,98654 0,99766 0,99966 0,99996 1,00000 0,36790 0,73576 0,91970 0,98101 0,99634 0,99941 0,99992 1,00000 0,23534 0,40601 0,67668 0,85712 0,94735 0,98344 0,99547 0,99890 0,99976 0,99995 0,99999 0,04979 0,19915 0,42319 0,64723 0,81526 0,91600 0,96649 0,98810 0,99620 0,99890 0,99971 0,99993 0,99998 1,00000 ii Т а б л. 2. (Окончание). l k 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 0,01832 0,09158 0,23810 0,43347 0,62883 0,78513 0,88933 0,94887 0,97864 0,99187 0,99716 0,99908 0,99973 0,99992 0,99998 0,99999 1,00000 0,00674 0,04042 0,12465 0,26503 0,44049 0,61596 0,76218 0,86662 0,93181 0,96817 0,98630 0,99455 0,99798 0,99920 0,99977 0,99993 0,99998 0,99999 1,00000 0,00248 0,01735 0,06197 0,15120 0,28506 0,44568 0,60630 0,74398 0,84724 0,91608 0,95738 0,97991 0,99117 0,99637 0,99860 0,99949 0,99982 0,99994 0,99998 0,99999 1,00000 0,00091 0,00730 0,02964 0,08176 0,17299 0,30071 0,44971 0,59871 0,72909 0,83050 0,90148 0,94665 0,97300 0,98719 0,99428 0,99759 0,99904 0,99964 0,99987 0,99995 0,99998 1,00000 0,00034 0,00302 0,01375 0,04238 0,09963 0,19124 0,31337 0,45296 0,59255 0,71662 0,81589 0,88808 0,93620 0,96582 0,98274 0,99177 0,99628 0,99841 0,99935 0,99974 0,99991 0,99997 0,99999 1,00000 0,00012 0,00123 0,00623 0,02123 0,05496 0,11569 0,20678 0,32390 0,45565 0,58741 0,70599 0,80301 0,87577 0,92615 0,95853 0,97796 0,98889 0,99468 0,99757 0,99894 0,99956 0,99982 0,99993 0,99997 0,99999 1,00000 iii 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 x 0 0,3989 0,3970 0,3910 0,3814 0,3683 0,3521 0,3322 0,3123 0,2897 0,2661 0,2420 0,2179 0,1942 0,1714 0,1497 0,1295 0,1109 0,0940 0,0790 0,0656 0,0540 0,0440 0,0355 1 0,3989 0,3965 0,3902 0,3802 0,3668 0,3503 0,3312 0,3101 0,2874 0,2637 0,2396 0,2155 0,1919 0,1691 0,1476 0,1276 0,1092 0,0925 0,0775 0,0644 0,0529 0,0431 0,0347 2 0,3989 0,3961 0,3894 0,3790 0,3653 0,3485 0,3292 0,3079 0,2850 0,2613 0,2371 0,2131 0,1895 0,1669 0,1456 0,1257 0,1074 0,0909 0,0761 0,0632 0,0519 0,0422 0,0339 3 0,3988 0,3956 0,3885 0,3778 0,3637 0,3467 0,3271 0,3056 0,2827 0,2589 0,2347 0,2107 0,1872 0,1647 0,1435 0,1238 0,1057 0,0893 0,0748 0,0620 0,0508 0,0413 0,0332 сотые доли x 4 5 0,3986 0,3984 0,3951 0,3945 0,3876 0,3867 0,3765 0,3752 0,3621 0,3605 0,3448 0,3429 0,3251 0,3230 0,3034 0,3011 0,2803 0,2780 0,2565 0,2541 0,2323 0,2299 0,2083 0,2059 0,1849 0,1826 0,1626 0,1604 0,1415 0,1394 0,1219 0,1200 0,1040 0,1023 0,0878 0,0863 0,0734 0,0721 0,0608 0,0596 0,0498 0,0488 0,0404 0,0396 0,0325 0,0317 6 0,3982 0,3939 0,3857 0,3739 0,3589 0,3410 0,3209 0,2989 0,2756 0,2516 0,2275 0,2036 0,1804 0,1582 0,1374 0,1182 0,1006 0,0848 0,0707 0,0584 0,0478 0,0387 0,0310 7 0,3980 0,3932 0,3847 0,3725 0,3572 0,3391 0,3187 0,2966 0,2732 0,2492 0,2251 0,2012 0,1781 0,1561 0,1354 0,1163 0,0989 0,0833 0,0694 0,0573 0,0468 0,0379 0,0303 8 0,3977 0,3925 0,3836 0,3712 0,3555 0,3372 0,3166 0,2943 0,2709 0,2468 0,2227 0,1989 0,1758 0,1539 0,1334 0,1145 0,0973 0,0818 0,0681 0,0562 0,0459 0,0371 0,0297 9 0,3973 0,3918 0,3825 0,3697 0,3538 0,3352 0,3144 0,2920 0,2685 0,2444 0,2203 0,1965 0,1736 0,1518 0,1315 0,1127 0,957 0,0804 0,0669 0,0551 0,0449 0,0363 0,0290 1 2 Т а б л. 3. Значений функции w(x) = √ e−x /2 2p iv v 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4 x 0 0,0656 0,0540 0,0440 0,0355 0,0283 0,0224 0,0175 0,0136 0,0104 0,0079 0,0060 0,0044 0,0033 0,0024 0,0017 0,0012 0,0009 0,0006 0,0004 0,0003 0,0002 0,0001 1 0,0644 0,0529 0,0431 0,0347 00277 0,0219 0,0171 0,0132 0,0101 0,0077 0,0058 0,0043 0,0032 0,0023 0,0017 0,0012 0,0008 0,0006 0,0004 0,0003 0,0002 0,0001 Т а б л. 3. (Продолжение). 2 0,0632 0,0519 0,0422 0,0339 0,0270 0,0213 0,0167 0,0129 0,0099 0,0075 0,0056 0,0042 0,0031 0,0022 0,0016 0,0012 0,0008 0,0006 0,0004 0,0003 0,0002 0,0001 3 0,0620 0,0508 0,0413 0,0332 0,0264 0,0208 0,0163 0,0126 0,0096 0,0073 0,0055 0,0040 0,0030 0,0022 0,0016 0,0011 0,0008 0,0005 0,0004 0,0003 0,0002 0,0001 сотые доли x 4 5 0,0608 0,0596 0,0498 0,0488 0,0404 0,0396 0,0325 0,0317 0,0258 0,0252 0,0203 0,0198 0,0158 0,0154 0,0122 0,0119 0,0093 0,0091 0,0071 0,0069 0,0053 0,0051 0,0039 0,0038 0,0029 0,0028 0,0021 0,0020 0,0015 0,0015 0,0011 0,0010 0,0008 0,0007 0,0005 0,0005 0,0004 0,0004 0,0003 0,0002 0,0002 0,0002 0,0001 0,0001 6 0,0584 0,0478 0,0387 0,0310 0,0246 0,0194 0,0151 0,0116 0,0088 0,0067 0,0050 0,0037 0,0027 0,0020 0,0014 0,0010 0,0007 0,0005 0,0003 0,0002 0,0002 0,0001 7 0,0573 0,0468 0,0379 0,0303 0,0241 0,0189 0,0147 0,0113 0,0086 0,0065 0,0048 0,0036 0,0026 0,0019 0,0014 0,0010 0,0007 0,0005 0,0003 0,0002 0,0002 0,0001 8 0,0562 0,0459 0,0371 0,0297 0,0235 0,0184 0,0143 0,0110 0,0084 0,0063 0,0047 0,0035 0,0025 0,0018 0,0013 0,0009 0,0007 0,0005 0,0003 0,0002 0,0001 0,0001 9 0,0551 0,0449 0,0363 0,0290 0,0229 0,0180 0,0139 0,0107 0,0081 0,0061 0,0046 0,0034 0,0025 0,0018 0,0013 0,0009 0,0006 0,0004 0,0003 0,0002 0,0001 0,0001 Т а б л. 4. Значения функции Лапласа F0 (x) = √ 1 Rx −t 2 /2 e dt 2p 0 x F0 (x) x F0 (x) x F0 (x) x F0 (x) 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,3 0,31 0,32 0 0,004 0,008 0,012 0,016 0,0199 0,0239 0,0279 0,0319 0,0359 0,0398 0,0438 0,0478 0,0517 0,0557 0,0596 0,0636 0,0675 0,0714 0,0753 0,0793 0,0832 0,0871 0,091 0,0948 0,0987 0,1026 0,1064 0,1103 0,1141 0,1179 0,1217 0,1255 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,5 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,6 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,1293 0,1331 0,1368 0,1406 0,1443 0,148 0,1517 0,1554 0,1591 0,1628 0,1664 0,17 0,1736 0,1772 0,1808 0,1844 0,1879 0,1915 0,195 0,1985 0,2019 0,2054 0,2088 0,2123 0,2157 0,219 0,2224 0,2257 0,2291 0,2324 0,2357 0,2389 0,2422 0,66 0,67 0,68 0,69 0,7 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,8 0,81 0,82 0,83 0.84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,9 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,2454 0,2486 0,2517 0,2549 0,258 0,2611 0,2642 0,2673 0.2703 0,2734 0,2764 0,2794 0,2823 0,2852 0,2881 0,291 0,2939 0,2967 0,2995 0,3023 0,3051 0,3078 0,3106 0,3133 0,3159 0,3186 0,3112 0,3238 0,3264 0,3289 0,3315 0,334 0,3365 0,99 1 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,1 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,2 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,3 1,31 0,3389 0,3413 0,3438 0,3461 0,3485 0,3508 0,3531 0,3554 0,3577 0,3599 0,3621 0,3643 0,3665 0,3686 0,3708 0,3729 0,3749 0,377 0,379 0,381 0,383 0,3849 0,3869 0,3888 0,3907 0,3925 0,3914 0,3962 0,398 0,3997 0,4015 0,4032 0,4049 vi Т а б л. 4. (Окончание). x F0 (x) x F0 (x) x F0 (x) x F0 (x) 1,32 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39 1,4 1,41 1,42 1,43 1,44 1,45 1,46 1,47 1,48 1,49 1,5 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59 1,6 1,61 1,62 1,63 0,4066 0,4082 0,4099 0,4115 0,4131 0,4147 0,4162 0,4177 0,4192 0,4207 0,4222 0,4236 0,4251 0,4265 0,4279 0,4292 0,4306 0,4319 0,4332 0,4345 0,4357 0,437 0,4382 0,4394 0,4406 0,4418 0,4429 0,4441 0,4452 0,4463 0,4474 0,4484 1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,7 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76 1,77 1,78 1,79 1,8 1,81 1,82 1,83 1,84 1,85 1,86 1,87 1,88 1,89 1,9 1,91 1,92 1,93 1,94 1,95 0,4495 0,4505 0,4515 0,4525 0,4535 0,4545 0,4554 0,4564 0,4573 0,4582 0,4591 0,4599 0,4608 0,4616 0,4625 0,4633 0,4641 0,4649 0,4656 0,4664 0,4671 0,4678 0,4686 0,4693 0,4699 0,4706 0,4713 0,4719 0,4726 0,4732 0,4738 0,4744 1,96 1,97 1,98 1,99 2 2,02 2,04 2,06 2,08 2,1 2,12 2,14 2,16 2,18 2,2 2,22 2,24 2,26 2,28 2,3 2,32 2,34 2,36 2,38 2,4 2,42 2,44 2,46 2,48 2,5 2,52 2,54 0,475 0,4756 0,4761 0,4767 0,4772 0,4783 0,4793 0,4803 0,4812 0,4821 0,483 0,4838 0,4846 4854 0,4861 0,4868 0,4875 0,4881 0,4887 0,4893 0,4898 0,4904 0,4908 0,4913 0,4918 0,4922 0,4927 0,4931 0,4934 0,4938 0,4941 0,4945 2,56 2,58 2,6 2,62 2,64 2,66 2,68 2,7 2,72 2,74 2,76 2,78 2,8 2,82 2,84 2,86 2,88 2,9 2,92 2,94 2,96 2,98 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 4,5 5 0,4948 0,4951 0,4953 0,4956 0,4959 0,4961 0,4963 0,4965 0,4967 0,4969 0,4971 0,4973 0,4974 0,4976 0,4977 0,4979 0,498 0,4981 0,4982 0,4984 0,4985 0,4986 0,49865 0,49931 0,49966 0,499841 0,499928 0,499968 0,499997 0,5 vii Т а б л. 5. t-распределение. В таблице приведены значения точек xдля величины tn с распределением Стьюдента с n степенями свободы такие, что P{|tn | > x} = a, a в верхней строке, или P{tn > x} = a, a в нижней строке. a 0,20 0,1 0,05 0,02 0,01 0,001 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ∞ 3,077684 6,313752 12,70620 31,82052 63,65674 636,6192 1,885618 2,919986 4,30265 6,96456 9,92484 31,5991 1,637744 2,353363 3,18245 4,54070 5,84091 12,9240 1,533206 2,131847 2,77645 3,74695 4,60409 8,6103 1,475884 2,015048 2,57058 3,36493 4,03214 6,8688 1,439756 1,943180 2,44691 3,14267 3,70743 5,9588 1,414924 1,894579 2,36462 2,99795 3,49948 5,4079 1,396815 1,859548 2,30600 2,89646 3,35539 5,0413 1,383029 1,833113 2,26216 2,82144 3,24984 4,7809 1,372184 1,812461 2,22814 2,76377 3,16927 4,5869 1,363430 1,795885 2,20099 2,71808 3,10581 4,4370 1,356217 1,782288 2,17881 2,68100 3,05454 4,3178 1,350171 1,770933 2,16037 2,65031 3,01228 4,2208 1,345030 1,761310 2,14479 2,62449 2,97684 4,1405 1,340606 1,753050 2,13145 2,60248 2,94671 4,0728 1,336757 1,745884 2,11991 2,58349 2,92078 4,0150 1,333379 1,739607 2,10982 2,56693 2,89823 3,9651 1,330391 1,734064 2,10092 2,55238 2,87844 3,9216 1,327728 1,729133 2,09302 2,53948 2,86093 3,8834 1,325341 1,724718 2,08596 2,52798 2,84534 3,8495 1,323188 1,720743 2,07961 2,51765 2,83136 3,8193 1,321237 1,717144 2,07387 2,50832 2,81876 3,7921 1,319460 1,713872 2,06866 2,49987 2,80734 3,7676 1,317836 1,710882 2,06390 2,49216 2,79694 3,7454 1,316345 1,708141 2,05954 2,48511 2,78744 3,7251 1,314972 1,705618 2,05553 2,47863 2,77871 3,7066 1,313703 1,703288 2,05183 2,47266 2,77068 3,6896 1,312527 1,701131 2,04841 2,46714 2,76326 3,6739 1,311434 1,699127 2,04523 2,46202 2,75639 3,6594 1,310415 1,697261 2,04227 2,45726 2,75000 3,6460 1,281552 1,644854 1,95996 2,32635 2,57583 3,2905 0,10 0,05 0,025 0,01 0,005 0,0005 Уровень значимости a для односторонней критической области viii Т а б л. 6. Распределение x2 (n). Значения x2p,n : x2p,n p= p n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 R 0 kn (x)dx = x2p,n 1 2n/2 G(n/2) · R xn/2−1 e−x/2 dx 0 0,01 0,025 0,05 0,95 0,975 0,99 0,00016 0,02010 0,11483 0,29711 0,55430 0,87209 1,23904 1,64650 2,08790 2,55821 3,05348 3,57057 4,10692 4,66043 5,22935 5,81221 6,40776 7,01491 7,63273 8,26040 8,89720 9,54249 10,19572 10,85636 11,52398 12,19815 12,87850 13,56471 14,25645 14,95346 0,00098 0,05064 0,21580 0,48442 0,83121 1,23734 1,68987 2,17973 2,70039 3,24697 3,81575 4,40379 5,00875 5,62873 6,26214 6,90766 7,56419 8,23075 8,90652 9,59078 10,28290 10,98232 11,68855 12,40115 13,11972 13,84390 14,57338 15,30786 16,04707 16,79077 0,00393 0,10259 0,35185 0,71072 1,14548 1,63538 2,16735 2,73264 3,32511 3,94030 4,57481 5,22603 5,89186 6,57063 7,26094 7,96165 8,67176 9,39046 10,11701 10,85081 11,59131 12,33801 13,09051 13,84843 14,61141 15,37916 16,15140 16,92788 17,70837 18,49266 3,84146 5,99146 7,81473 9,48773 11,07050 12,59159 14,06714 15,50731 16,91898 18,30704 19,67514 21,02607 22,36203 23,68479 24,99579 26,29623 27,58711 28,86930 30,14353 31,41043 32,67057 33,92444 35,17246 36,41503 37,65248 38,88514 40,11327 41,33714 42,55697 43,77297 5,02389 7,37776 9,34840 11,14329 12,83250 14,44938 16,01276 17,53455 19,02277 20,48318 21,92005 23,33666 24,73560 26,11895 27,48839 28,84535 30,19101 31,52638 32,85233 34,16961 35,47888 36,78071 38,07563 39,36408 40,64647 41,92317 43,19451 44,46079 45,72229 46,97924 6,63490 9,21034 11,34487 13,27670 15,08627 16,81189 18,47531 20,09024 21,66599 23,20925 24,72497 26,21697 27,68825 29,14124 30,57791 31,99993 33,40866 34,80531 36,19087 37,56623 38,93217 40,28936 41,63840 42,97982 44,31410 45,64168 46,96294 48,27824 49,58788 50,89218 ix p Т а б л. 7. Критерий Колмогорова значения функции l p : p = P(Dn = = sup |Fn (x) − F (x)| > l p ) → n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 x Т а б л. 6. Окончание p n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 0.999 0,9999 6,63 9,21 11,3 13,3 15,1 16,8 18,5 20,1 21,7 23,2 24,7 26,2 20,1 29,1 30,6 32,0 33,4 34,8 36,2 37,6 38,9 40,3 41,6 43,0 44,3 45,6 47,0 48,3 49,6 50,9 10,8 13,8 16,3 18,5 20,5 22,5 24,3 26,1 27,9 29,6 31,3 32,9 26,1 36,1 37,7 39,3 40,8 42,3 43,8 45,3 46,8 48,3 49,7 51,2 52,6 54,1 55,5 56,9 58,3 59,7 x 0,10 0,05 0,01 0,950 0,776 0,636 0,565 0,509 0,468 0,436 0,410 0,387 0,369 0,352 0,338 0,325 0,314 0,304 0,295 0,286 0,279 0,271 0,265 0,238 0,218 0,202 0,189 0,179 0,170 0,162 0,155 0,149 0,144 0,139 0,135 0,131 0,127 0,124 0,121 0,975 0,842 0,708 0,624 0,563 0,519 0,483 0,454 0,430 0,409 0,391 0,375 0,361 0,349 0,338 0,327 0,318 0,309 0,301 0,294 0,264 0,242 0,224 0,210 0,198 0,188 0,180 0,172 0,166 0,160 0,154 0,150 0,145 0,141 0,137 0,134 0,995 0,929 0,829 0,734 0,669 0,617 0,576 0,542 0,513 0,489 0,468 0,449 0,432 0,418 0,404 0,392 0,381 0,371 0,361 0,352 0,317 0,290 0,269 0,252 0,238 0,226 0,216 0,207 0,199 0,192 0,185 0,179 0,174 0,169 0,165 0,161 F-распредел m, n —число степеней свободы (n—больш. дисперсия) Т а б л. 8. F-распределение для a = 0, 1. n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 1 2 3 4 5 6 39,86346 8,52632 5,53832 4,54477 4,06042 3,77595 3,58943 3,45792 3,36030 3,28502 3,22520 3,17655 3,13621 3,10221 3,07319 3,04811 3,02623 3,00698 2,98990 2,97465 2,96096 2,94858 2,93736 2,92712 2,91774 2,90913 2,90119 2,89385 2,88703 2,88069 2,83535 2,79107 2,74781 2,70554 49,50000 9,00000 5,46238 4,32456 3,77972 3,46330 3,25744 3,11312 3,00645 2,92447 2,85951 2,80680 2,76317 2,72647 2,69517 2,66817 2,64464 2,62395 2,60561 2,58925 2,57457 2,56131 2,54929 2,53833 2,52831 2,51910 2,51061 2,50276 2,49548 2,48872 2,44037 2,39325 2,34734 2,30259 53,59324 9,16179 5,39077 4,19086 3,61948 3,28876 3,07407 2,92380 2,81286 2,72767 2,66023 2,60552 2,56027 2,52222 2,48979 2,46181 2,43743 2,41601 2,39702 2,38009 2,36489 2,35117 2,33873 2,32739 2,31702 2,30749 2,29871 2,29060 2,28307 2,27607 2,22609 2,17741 2,12999 2,08380 55,83296 9,24342 5,34264 4,10725 3,52020 3,18076 2,96053 2,80643 2,69268 2,60534 2,53619 2,48010 2,43371 2,39469 2,36143 2,33274 2,30775 2,28577 2,26630 2,24893 2,23334 2,21927 2,20651 2,19488 2,18424 2,17447 2,16546 2,15714 2,14941 2,14223 2,09095 2,04099 1,99230 1,94486 57,24008 9,29263 5,30916 4,05058 3,45298 3,10751 2,88334 2,72645 2,61061 2,52164 2,45118 2,39402 2,34672 2,30694 2,27302 2,24376 2,21825 2,19583 2,17596 2,15823 2,14231 2,12794 2,11491 2,10303 2,09216 2,08218 2,07298 2,06447 2,05658 2,04925 1,99682 1,94571 1,89587 1,84727 58,20442 9,32553 5,28473 4,00975 3,40451 3,05455 2,82739 2,66833 2,55086 2,46058 2,38907 2,33102 2,28298 2,24256 2,20808 2,17833 2,15239 2,12958 2,10936 2,09132 2,07512 2,06050 2,04723 2,03513 2,02406 2,01389 2,00452 1,99585 1,98781 1,98033 1,92688 1,87472 1,82381 1,77411 xi Т а б л. 8 (Продолжение). n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 7 8 9 10 12 15 58,90595 9,34908 5,26619 3,97897 3,36790 3,01446 2,78493 2,62413 2,50531 2,41397 2,34157 2,28278 2,23410 2,19313 2,15818 2,12800 2,10169 2,07854 2,05802 2,03970 2,02325 2,00840 1,99492 1,98263 1,97138 1,96104 1,95151 1,94270 1,93452 1,92692 1,87252 1,81939 1,76748 1,71672 59,43898 9,36677 5,25167 3,95494 3,33928 2,98304 2,75158 2,58935 2,46941 2,37715 2,30400 2,24457 2,19535 2,15390 2,11853 2,08798 2,06134 2,03789 2,01710 1,99853 1,98186 1,96680 1,95312 1,94066 1,92925 1,91876 1,90909 1,90014 1,89184 1,88412 1,82886 1,77483 1,72196 1,67020 59,85759 9,38054 5,24000 3,93567 3,31628 2,95774 2,72468 2,56124 2,44034 2,34731 2,27350 2,21352 2,16382 2,12195 2,08621 2,05533 2,02839 2,00467 1,98364 1,96485 1,94797 1,93273 1,91888 1,90625 1,89469 1,88407 1,87427 1,86520 1,85679 1,84896 1,79290 1,73802 1,68425 1,63152 60,19498 9,39157 5,23041 3,91988 3,29740 2,93693 2,70251 2,53804 2,41632 2,32260 2,24823 2,18776 2,13763 2,09540 2,05932 2,02815 2,00094 1,97698 1,95573 1,93674 1,91967 1,90425 1,89025 1,87748 1,86578 1,85503 1,84511 1,83593 1,82741 1,81949 1,76269 1,70701 1,65238 1,59872 60,70521 9,40813 5,21562 3,89553 3,26824 2,90472 2,66811 2,50196 2,37888 2,28405 2,20873 2,14744 2,09659 2,05371 2,01707 1,98539 1,95772 1,93334 1,91170 1,89236 1,87497 1,85925 1,84497 1,83194 1,82000 1,80902 1,79889 1,78951 1,78081 1,77270 1,71456 1,65743 1,60120 1,54578 61,22034 9,42471 5,20031 3,87036 3,23801 2,87122 2,63223 2,46422 2,33962 2,24351 2,16709 2,10485 2,05316 2,00953 1,97222 1,93992 1,91169 1,88681 1,86471 1,84494 1,82715 1,81106 1,79643 1,78308 1,77083 1,75957 1,74917 1,73954 1,73060 1,72227 1,66241 1,60337 1,54500 1,48714 xii Т а б л. 8 (Окончание) n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 20 24 30 40 60 120 61,74029 9,44131 5,18448 3,84434 3,20665 2,83634 2,59473 2,42464 2,29832 2,20074 2,12305 2,05968 2,00698 1,96245 1,92431 1,89127 1,86236 1,83685 1,81416 1,79384 1,77555 1,75899 1,74392 1,73015 1,71752 1,70589 1,69514 1,68519 1,67593 1,66731 1,60515 1,54349 1,48207 1,42060 62,00205 9,44962 5,17636 3,83099 3,19052 2,81834 2,57533 2,40410 2,27683 2,17843 2,10001 2,03599 1,98272 1,93766 1,89904 1,86556 1,83624 1,81035 1,78731 1,76667 1,74807 1,73122 1,71588 1,70185 1,68898 1,67712 1,66616 1,65600 1,64655 1,63774 1,57411 1,51072 1,44723 1,38318 62,26497 9,45793 5,16811 3,81742 3,17408 2,79996 2,55546 2,38302 2,25472 2,15543 2,07621 2,01149 1,95757 1,91193 1,87277 1,83879 1,80901 1,78269 1,75924 1,73822 1,71927 1,70208 1,68643 1,67210 1,65895 1,64682 1,63560 1,62519 1,61551 1,60648 1,54108 1,47554 1,40938 1,34187 62,52905 9,46624 5,15972 3,80361 3,15732 2,78117 2,53510 2,36136 2,23196 2,13169 2,05161 1,98610 1,93147 1,88516 1,84539 1,81084 1,78053 1,75371 1,72979 1,70833 1,68896 1,67138 1,65535 1,64067 1,62718 1,61472 1,60320 1,59250 1,58253 1,57323 1,50562 1,43734 1,36760 1,29513 62,79428 9,47456 5,15119 3,78957 3,14023 2,76195 2,51422 2,33910 2,20849 2,10716 2,02612 1,95973 1,90429 1,85723 1,81676 1,78156 1,75063 1,72322 1,69876 1,67678 1,65691 1,63885 1,62237 1,60726 1,59335 1,58050 1,56859 1,55753 1,54721 1,53757 1,46716 1,39520 1,32034 1,23995 63,06064 9,48289 5,14251 3,77527 3,12279 2,74229 2,49279 2,31618 2,18427 2,08176 1,99965 1,93228 1,87591 1,82800 1,78672 1,75075 1,71909 1,69099 1,66587 1,64326 1,62278 1,60415 1,58711 1,57146 1,55703 1,54368 1,53129 1,51976 1,50899 1,49891 1,42476 1,34757 1,26457 1,16860 xiii Т а б л. 9. F-распределение для a = 0, 05. n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 2 3 4 5 6 7 199,5000 19,0000 9,5521 6,9443 5,7861 5,1433 4,7374 4,4590 4,2565 4,1028 3,9823 3,8853 3,8056 3,7389 3,6823 3,6337 3,5915 3,5546 3,5219 3,4928 3,4668 3,4434 3,4221 3,4028 3,3852 3,3690 3,3541 3,3404 3,3277 3,3158 3,2317 3,1504 3,0718 2,9957 215,7073 19,1643 9,2766 6,5914 5,4095 4,7571 4,3468 4,0662 3,8625 3,7083 3,5874 3,4903 3,4105 3,3439 3,2874 3,2389 3,1968 3,1599 3,1274 3,0984 3,0725 3,0491 3,0280 3,0088 2,9912 2,9752 2,9604 2,9467 2,9340 2,9223 2,8387 2,7581 2,6802 2,6049 224,5832 19,2468 9,1172 6,3882 5,1922 4,5337 4,1203 3,8379 3,6331 3,4780 3,3567 3,2592 3,1791 3,1122 3,0556 3,0069 2,9647 2,9277 2,8951 2,8661 2,8401 2,8167 2,7955 2,7763 2,7587 2,7426 2,7278 2,7141 2,7014 2,6896 2,6060 2,5252 2,4472 2,3719 230,1619 19,2964 9,0135 6,2561 5,0503 4,3874 3,9715 3,6875 3,4817 3,3258 3,2039 3,1059 3,0254 2,9582 2,9013 2,8524 2,8100 2,7729 2,7401 2,7109 2,6848 2,6613 2,6400 2,6207 2,6030 2,5868 2,5719 2,5581 2,5454 2,5336 2,4495 2,3683 2,2899 2,2141 233,9860 19,3295 8,9406 6,1631 4,9503 4,2839 3,8660 3,5806 3,3738 3,2172 3,0946 2,9961 2,9153 2,8477 2,7905 2,7413 2,6987 2,6613 2,6283 2,5990 2,5727 2,5491 2,5277 2,5082 2,4904 2,4741 2,4591 2,4453 2,4324 2,4205 2,3359 2,2541 2,1750 2,0986 236,7684 19,3532 8,8867 6,0942 4,8759 4,2067 3,7870 3,5005 3,2927 3,1355 3,0123 2,9134 2,8321 2,7642 2,7066 2,6572 2,6143 2,5767 2,5435 2,5140 2,4876 2,4638 2,4422 2,4226 2,4047 2,3883 2,3732 2,3593 2,3463 2,3343 2,2490 2,1665 2,0868 2,0096 xiv Т а б л. 9. (Продолжение) n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 8 9 10 12 15 20 238,8827 19,3710 8,8452 6,0410 4,8183 4,1468 3,7257 3,4381 3,2296 3,0717 2,9480 2,8486 2,7669 2,6987 2,6408 2,5911 2,5480 2,5102 2,4768 2,4471 2,4205 2,3965 2,3748 2,3551 2,3371 2,3205 2,3053 2,2913 2,2783 2,2662 2,1802 2,0970 2,0164 1,9384 240,5433 19,3848 8,8123 5,9988 4,7725 4,0990 3,6767 3,3881 3,1789 3,0204 2,8962 2,7964 2,7144 2,6458 2,5876 2,5377 2,4943 2,4563 2,4227 2,3928 2,3660 2,3419 2,3201 2,3002 2,2821 2,2655 2,2501 2,2360 2,2229 2,2107 2,1240 2,0401 1,9588 1,8799 241,8817 19,3959 8,7855 5,9644 4,7351 4,0600 3,6365 3,3472 3,1373 2,9782 2,8536 2,7534 2,6710 2,6022 2,5437 2,4935 2,4499 2,4117 2,3779 2,3479 2,3210 2,2967 2,2747 2,2547 2,2365 2,2197 2,2043 2,1900 2,1768 2,1646 2,0772 1,9926 1,9105 1,8307 243,9060 19,4125 8,7446 5,9117 4,6777 3,9999 3,5747 3,2839 3,0729 2,9130 2,7876 2,6866 2,6037 2,5342 2,4753 2,4247 2,3807 2,3421 2,3080 2,2776 2,2504 2,2258 2,2036 2,1834 2,1649 2,1479 2,1323 2,1179 2,1045 2,0921 2,0035 1,9174 1,8337 1,7522 245,9499 19,4291 8,7029 5,8578 4,6188 3,9381 3,5107 3,2184 3,0061 2,8450 2,7186 2,6169 2,5331 2,4630 2,4034 2,3522 2,3077 2,2686 2,2341 2,2033 2,1757 2,1508 2,1282 2,1077 2,0889 2,0716 2,0558 2,0411 2,0275 2,0148 1,9245 1,8364 1,7505 1,6664 248,0131 19,4458 8,6602 5,8025 4,5581 3,8742 3,4445 3,1503 2,9365 2,7740 2,6464 2,5436 2,4589 2,3879 2,3275 2,2756 2,2304 2,1906 2,1555 2,1242 2,0960 2,0707 2,0476 2,0267 2,0075 1,9898 1,9736 1,9586 1,9446 1,9317 1,8389 1,7480 1,6587 1,5705 xv Т а б л. 9 (Окончание) n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 24 30 40 60 120 ∞ 249,0518 19,4541 8,6385 5,7744 4,5272 3,8415 3,4105 3,1152 2,9005 2,7372 2,6090 2,5055 2,4202 2,3487 2,2878 2,2354 2,1898 2,1497 2,1141 2,0825 2,0540 2,0283 2,0050 1,9838 1,9643 1,9464 1,9299 1,9147 1,9005 1,8874 1,7929 1,7001 1,6084 1,5173 250,0951 19,4624 8,6166 5,7459 4,4957 3,8082 3,3758 3,0794 2,8637 2,6996 2,5705 2,4663 2,3803 2,3082 2,2468 2,1938 2,1477 2,1071 2,0712 2,0391 2,0102 1,9842 1,9605 1,9390 1,9192 1,9010 1,8842 1,8687 1,8543 1,8409 1,7444 1,6491 1,5543 1,4591 251,1432 19,4707 8,5944 5,7170 4,4638 3,7743 3,3404 3,0428 2,8259 2,6609 2,5309 2,4259 2,3392 2,2664 2,2043 2,1507 2,1040 2,0629 2,0264 1,9938 1,9645 1,9380 1,9139 1,8920 1,8718 1,8533 1,8361 1,8203 1,8055 1,7918 1,6928 1,5943 1,4952 1,3940 252,1957 19,4791 8,5720 5,6877 4,4314 3,7398 3,3043 3,0053 2,7872 2,6211 2,4901 2,3842 2,2966 2,2229 2,1601 2,1058 2,0584 2,0166 1,9795 1,9464 1,9165 1,8894 1,8648 1,8424 1,8217 1,8027 1,7851 1,7689 1,7537 1,7396 1,6373 1,5343 1,4290 1,3180 253,2529 19,4874 8,5494 5,6581 4,3985 3,7047 3,2674 2,9669 2,7475 2,5801 2,4480 2,3410 2,2524 2,1778 2,1141 2,0589 2,0107 1,9681 1,9302 1,8963 1,8657 1,8380 1,8128 1,7896 1,7684 1,7488 1,7306 1,7138 1,6981 1,6835 1,5766 1,4673 1,3519 1,2214 254,3144 19,4957 8,5264 5,6281 4,3650 3,6689 3,2298 2,9276 2,7067 2,5379 2,4045 2,2962 2,2064 2,1307 2,0658 2,0096 1,9604 1,9168 1,8780 1,8432 1,8117 1,7831 1,7570 1,7330 1,7110 1,6906 1,6717 1,6541 1,6376 1,6223 1,5089 1,3893 1,2539 1,0000 xvi Т а б л. 10. F-распределение для a = 0, 025. n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 2 3 4 5 6 7 799,5000 39,0000 16,0441 10,6491 8,4336 7,2599 6,5415 6,0595 5,7147 5,4564 5,2559 5,0959 4,9653 4,8567 4,7650 4,6867 4,6189 4,5597 4,5075 4,4613 4,4199 4,3828 4,3492 4,3187 4,2909 4,2655 4,2421 4,2205 4,2006 4,1821 4,0510 3,9253 3,8046 3,6889 864,1630 39,1655 15,4392 9,9792 7,7636 6,5988 5,8898 5,4160 5,0781 4,8256 4,6300 4,4742 4,3472 4,2417 4,1528 4,0768 4,0112 3,9539 3,9034 3,8587 3,8188 3,7829 3,7505 3,7211 3,6943 3,6697 3,6472 3,6264 3,6072 3,5894 3,4633 3,3425 3,2269 3,1161 899,5833 39,2484 15,1010 9,6045 7,3879 6,2272 5,5226 5,0526 4,7181 4,4683 4,2751 4,1212 3,9959 3,8919 3,8043 3,7294 3,6648 3,6083 3,5587 3,5147 3,4754 3,4401 3,4083 3,3794 3,3530 3,3289 3,3067 3,2863 3,2674 3,2499 3,1261 3,0077 2,8943 2,7858 921,8479 39,2982 14,8848 9,3645 7,1464 5,9876 5,2852 4,8173 4,4844 4,2361 4,0440 3,8911 3,7667 3,6634 3,5764 3,5021 3,4379 3,3820 3,3327 3,2891 3,2501 3,2151 3,1835 3,1548 3,1287 3,1048 3,0828 3,0626 3,0438 3,0265 2,9037 2,7863 2,6740 2,5665 937,1111 39,3315 14,7347 9,1973 6,9777 5,8198 5,1186 4,6517 4,3197 4,0721 3,8807 3,7283 3,6043 3,5014 3,4147 3,3406 3,2767 3,2209 3,1718 3,1283 3,0895 3,0546 3,0232 2,9946 2,9685 2,9447 2,9228 2,9027 2,8840 2,8667 2,7444 2,6274 2,5154 2,4082 948,2169 39,3552 14,6244 9,0741 6,8531 5,6955 4,9949 4,5286 4,1970 3,9498 3,7586 3,6065 3,4827 3,3799 3,2934 3,2194 3,1556 3,0999 3,0509 3,0074 2,9686 2,9338 2,9023 2,8738 2,8478 2,8240 2,8021 2,7820 2,7633 2,7460 2,6238 2,5068 2,3948 2,2875 xvii Т а б л. 10. (Продолжение) n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 8 9 10 12 15 20 956,6562 39,3730 14,5399 8,9796 6,7572 5,5996 4,8993 4,4333 4,1020 3,8549 3,6638 3,5118 3,3880 3,2853 3,1987 3,1248 3,0610 3,0053 2,9563 2,9128 2,8740 2,8392 2,8077 2,7791 2,7531 2,7293 2,7074 2,6872 2,6686 2,6513 2,5289 2,4117 2,2994 2,1918 963,2846 39,3869 14,4731 8,9047 6,6811 5,5234 4,8232 4,3572 4,0260 3,7790 3,5879 3,4358 3,3120 3,2093 3,1227 3,0488 2,9849 2,9291 2,8801 2,8365 2,7977 2,7628 2,7313 2,7027 2,6766 2,6528 2,6309 2,6106 2,5919 2,5746 2,4519 2,3344 2,2217 2,1136 968,6274 39,3980 14,4189 8,8439 6,6192 5,4613 4,7611 4,2951 3,9639 3,7168 3,5257 3,3736 3,2497 3,1469 3,0602 2,9862 2,9222 2,8664 2,8172 2,7737 2,7348 2,6998 2,6682 2,6396 2,6135 2,5896 2,5676 2,5473 2,5286 2,5112 2,3882 2,2702 2,1570 2,0483 976,7079 39,4146 14,3366 8,7512 6,5245 5,3662 4,6658 4,1997 3,8682 3,6209 3,4296 3,2773 3,1532 3,0502 2,9633 2,8890 2,8249 2,7689 2,7196 2,6758 2,6368 2,6017 2,5699 2,5411 2,5149 2,4908 2,4688 2,4484 2,4295 2,4120 2,2882 2,1692 2,0548 1,9447 984,8668 39,4313 14,2527 8,6565 6,4277 5,2687 4,5678 4,1012 3,7694 3,5217 3,3299 3,1772 3,0527 2,9493 2,8621 2,7875 2,7230 2,6667 2,6171 2,5731 2,5338 2,4984 2,4665 2,4374 2,4110 2,3867 2,3644 2,3438 2,3248 2,3072 2,1819 2,0613 1,9450 1,8326 993,1028 39,4479 14,1674 8,5599 6,3286 5,1684 4,4667 3,9995 3,6669 3,4185 3,2261 3,0728 2,9477 2,8437 2,7559 2,6808 2,6158 2,5590 2,5089 2,4645 2,4247 2,3890 2,3567 2,3273 2,3005 2,2759 2,2533 2,2324 2,2131 2,1952 2,0677 1,9445 1,8249 1,7085 xviii Т а б л. 10. (Окончание) n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 24 30 40 60 120 ∞ 997,2492 39,4562 14,1241 8,5109 6,2780 5,1172 4,4150 3,9472 3,6142 3,3654 3,1725 3,0187 2,8932 2,7888 2,7006 2,6252 2,5598 2,5027 2,4523 2,4076 2,3675 2,3315 2,2989 2,2693 2,2422 2,2174 2,1946 2,1735 2,1540 2,1359 2,0069 1,8817 1,7597 1,6402 1001,414 39,465 14,081 8,461 6,227 5,065 4,362 3,894 3,560 3,311 3,118 2,963 2,837 2,732 2,644 2,568 2,502 2,445 2,394 2,349 2,308 2,272 2,239 2,209 2,182 2,157 2,133 2,112 2,092 2,074 1,943 1,815 1,690 1,566 1005,598 39,473 14,037 8,411 6,175 5,012 4,309 3,840 3,505 3,255 3,061 2,906 2,780 2,674 2,585 2,509 2,442 2,384 2,333 2,287 2,246 2,210 2,176 2,146 2,118 2,093 2,069 2,048 2,028 2,009 1,875 1,744 1,614 1,484 1009,800 39,481 13,992 8,360 6,123 4,959 4,254 3,784 3,449 3,198 3,004 2,848 2,720 2,614 2,524 2,447 2,380 2,321 2,270 2,223 2,182 2,145 2,111 2,080 2,052 2,026 2,002 1,980 1,959 1,940 1,803 1,667 1,530 1,388 1014,020 39,490 13,947 8,309 6,069 4,904 4,199 3,728 3,392 3,140 2,944 2,787 2,659 2,552 2,461 2,383 2,315 2,256 2,203 2,156 2,114 2,076 2,041 2,010 1,981 1,954 1,930 1,907 1,886 1,866 1,724 1,581 1,433 1,268 1018,258 39,498 13,902 8,257 6,015 4,849 4,142 3,670 3,333 3,080 2,883 2,725 2,595 2,487 2,395 2,316 2,247 2,187 2,133 2,085 2,042 2,003 1,968 1,935 1,906 1,878 1,853 1,829 1,807 1,787 1,637 1,482 1,310 1,000 xix Т а б л. 11. F-распределение для a = 0, 01. n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 1 2 3 4 5 6 4052,181 98,503 34,116 21,198 16,258 13,745 12,246 11,259 10,561 10,044 9,646 9,330 9,074 8,862 8,683 8,531 8,400 8,285 8,185 8,096 8,017 7,945 7,881 7,823 7,770 7,721 7,677 7,636 7,598 7,562 7,314 7,077 6,851 6,635 4999,500 99,000 30,817 18,000 13,274 10,925 9,547 8,649 8,022 7,559 7,206 6,927 6,701 6,515 6,359 6,226 6,112 6,013 5,926 5,849 5,780 5,719 5,664 5,614 5,568 5,526 5,488 5,453 5,420 5,390 5,179 4,977 4,787 4,605 5403,352 99,166 29,457 16,694 12,060 9,780 8,451 7,591 6,992 6,552 6,217 5,953 5,739 5,564 5,417 5,292 5,185 5,092 5,010 4,938 4,874 4,817 4,765 4,718 4,675 4,637 4,601 4,568 4,538 4,510 4,313 4,126 3,949 3,782 5624,583 99,249 28,710 15,977 11,392 9,148 7,847 7,006 6,422 5,994 5,668 5,412 5,205 5,035 4,893 4,773 4,669 4,579 4,500 4,431 4,369 4,313 4,264 4,218 4,177 4,140 4,106 4,074 4,045 4,018 3,828 3,649 3,480 3,319 5763,650 99,299 28,237 15,522 10,967 8,746 7,460 6,632 6,057 5,636 5,316 5,064 4,862 4,695 4,556 4,437 4,336 4,248 4,171 4,103 4,042 3,988 3,939 3,895 3,855 3,818 3,785 3,754 3,725 3,699 3,514 3,339 3,174 3,017 5858,986 99,333 27,911 15,207 10,672 8,466 7,191 6,371 5,802 5,386 5,069 4,821 4,620 4,456 4,318 4,202 4,102 4,015 3,939 3,871 3,812 3,758 3,710 3,667 3,627 3,591 3,558 3,528 3,499 3,473 3,291 3,119 2,956 2,802 xx Т а б л. 11. (Продолжение) n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 7 8 9 10 12 15 5928,356 99,356 27,672 14,976 10,456 8,260 6,993 6,178 5,613 5,200 4,886 4,640 4,441 4,278 4,142 4,026 3,927 3,841 3,765 3,699 3,640 3,587 3,539 3,496 3,457 3,421 3,388 3,358 3,330 3,304 3,124 2,953 2,792 2,639 5981,070 99,374 27,489 14,799 10,289 8,102 6,840 6,029 5,467 5,057 4,744 4,499 4,302 4,140 4,004 3,890 3,791 3,705 3,631 3,564 3,506 3,453 3,406 3,363 3,324 3,288 3,256 3,226 3,198 3,173 2,993 2,823 2,663 2,511 6022,473 99,388 27,345 14,659 10,158 7,976 6,719 5,911 5,351 4,942 4,632 4,388 4,191 4,030 3,895 3,780 3,682 3,597 3,523 3,457 3,398 3,346 3,299 3,256 3,217 3,182 3,149 3,120 3,092 3,067 2,888 2,718 2,559 2,407 6055,847 99,399 27,229 14,546 10,051 7,874 6,620 5,814 5,257 4,849 4,539 4,296 4,100 3,939 3,805 3,691 3,593 3,508 3,434 3,368 3,310 3,258 3,211 3,168 3,129 3,094 3,062 3,032 3,005 2,979 2,801 2,632 2,472 2,321 6106,321 99,416 27,052 14,374 9,888 7,718 6,469 5,667 5,111 4,706 4,397 4,155 3,960 3,800 3,666 3,553 3,455 3,371 3,297 3,231 3,173 3,121 3,074 3,032 2,993 2,958 2,926 2,896 2,868 2,843 2,665 2,496 2,336 2,185 6157,285 99,433 26,872 14,198 9,722 7,559 6,314 5,515 4,962 4,558 4,251 4,010 3,815 3,656 3,522 3,409 3,312 3,227 3,153 3,088 3,030 2,978 2,931 2,889 2,850 2,815 2,783 2,753 2,726 2,700 2,522 2,352 2,192 2,039 xxi Т а б л. 11. (Продолжение) n m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 20 24 30 40 60 120 6208,730 99,449 26,690 14,020 9,553 7,396 6,155 5,359 4,808 4,405 4,099 3,858 3,665 3,505 3,372 3,259 3,162 3,077 3,003 2,938 2,880 2,827 2,781 2,738 2,699 2,664 2,632 2,602 2,574 2,549 2,369 2,198 2,035 1,878 6234,631 99,458 26,598 13,929 9,466 7,313 6,074 5,279 4,729 4,327 4,021 3,780 3,587 3,427 3,294 3,181 3,084 2,999 2,925 2,859 2,801 2,749 2,702 2,659 2,620 2,585 2,552 2,522 2,495 2,469 2,288 2,115 1,950 1,791 6260,649 99,466 26,505 13,838 9,379 7,229 5,992 5,198 4,649 4,247 3,941 3,701 3,507 3,348 3,214 3,101 3,003 2,919 2,844 2,778 2,720 2,667 2,620 2,577 2,538 2,503 2,470 2,440 2,412 2,386 2,203 2,028 1,860 1,696 6286,782 99,474 26,411 13,745 9,291 7,143 5,908 5,116 4,567 4,165 3,860 3,619 3,425 3,266 3,132 3,018 2,920 2,835 2,761 2,695 2,636 2,583 2,535 2,492 2,453 2,417 2,384 2,354 2,325 2,299 2,114 1,936 1,763 1,592 6313,030 99,482 26,316 13,652 9,202 7,057 5,824 5,032 4,483 4,082 3,776 3,535 3,341 3,181 3,047 2,933 2,835 2,749 2,674 2,608 2,548 2,495 2,447 2,403 2,364 2,327 2,294 2,263 2,234 2,208 2,019 1,836 1,656 1,473 6339,391 99,491 26,221 13,558 9,112 6,969 5,737 4,946 4,398 3,996 3,690 3,449 3,255 3,094 2,959 2,845 2,746 2,660 2,584 2,517 2,457 2,403 2,354 2,310 2,270 2,233 2,198 2,167 2,138 2,111 1,917 1,726 1,533 1,325 xxii 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 60 120 ∞ 5314 4135 1094 6213 7919 5050 8954 8382 1479 2311 4776 6570 8382 0115 5803 7005 7586 1094 3433 0610 6562 0690 7128 9162 8216 3361 1039 9481 5725 3652 6836 9154 7158 3072 3290 7042 7147 4386 5072 3676 7463 0120 6396 3901 8851 6387 9430 4474 6542 5889 0101 7397 2036 2267 8562 4161 7403 9362 5682 6679 8203 3993 6787 7480 4184 3374 6838 8315 2141 8865 8861 3584 5270 6512 2558 9279 5033 6122 4829 5190 1643 3136 3147 6319 0471 4963 4188 1752 7449 2378 2786 2139 7441 5673 5986 4049 8549 0193 4052 3647 6365,864 99,499 26,125 13,463 9,020 6,880 5,650 4,859 4,311 3,909 3,602 3,361 3,165 3,004 2,868 2,753 2,653 2,566 2,489 2,421 2,360 2,305 2,256 2,211 2,169 2,131 2,097 2,064 2,034 2,006 1,805 1,601 1,381 1,000 4101 6253 9629 4513 2226 0836 5307 8764 5489 3687 3741 2196 9953 4728 1907 0833 9202 9629 9709 4754 5825 3821 2625 2645 9664 1255 2383 8546 1653 2198 5132 1019 4387 2943 1904 1693 6005 1987 4201 6493 ∞ 6079 9711 5940 9121 0399 1992 4237 1197 5759 5643 9632 6883 6484 7880 7803 1932 2154 5940 5860 7818 n 3406 1413 6700 5477 5889 2099 5501 4215 6145 7198 0448 8247 8036 9019 4955 1790 5412 6700 9405 6700 m 0,5916 3127 3617 6635 9313 9470 5303 9031 8922 4398 9612 4601 2212 9192 2380 4448 5978 3617 2210 1374 Т а б л. 11. (Окончание). Т а б л. 12. Равномерно распределенные на [0,1] случайные числа. xxiii Литература УЧЕБНИКИ. 1. Н.Ш. Кремер. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебник. М.: Юнити, 2003. 2. В.П. Яковлев. Теория вероятностей и математическая статистика. М. «Дашков и Ko», 2008. 3. В.А. Фигурин, В.В. Оболонкин. Теория вероятностей и математическая статистика. Минск: ООО «Новое знание», 2000. 4. П.П. Бочаров, А.В. Печинкин. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Физматлит, 2005. 5.И.А. Палий. Введение в теорию вероятностей. М.: Высшая школа, 2005. 6.В.Н. Калинина, В.Ф.Панкин. Математическая статистика. М.: «Дрофа», 2002. 7.А.Н. Бородин. Элементарный курс теории вероятностей и математической статистики. Санкт-Петербург: Лань, 2002. 8.В.Е. Гмурман. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшее образование, 2006. 9. Н.С. Аркашев, В.М. Бородихин, А.П. Ковалевский. Высшая математика. Том 4.2. Теория вероятностей и математическая статистика. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008, с. 228. ЗАДАЧНИКИ. 1. В.А. Ватутин, Г.И.Ивченко, Ю.И.Медведев, В.П. Чистяков. Теория вероятностей и математическая статистика в задачах. М.: АГАР, 2003. 2. В.Е. Гмурман. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. М.: Высшее образование. 2007. 3. Е.И. Гурский. Сборник задач по теории вероятностей и математической статистике. Минск: Вышэйшая школа. 1975. 4. Сборник задач по высшей математике. Под ред. Ермакова. 5. И.В. Белько, Г.П. Свирид. Теория вероятностей и математическая статистика. Примеры и задачи. Минск: ООО «Новое знание», 2004. 6. К.Н. Лунгу, В.П. Норин, Д.Т. Письменный, Ю.А. Шевченко (под ред. С.Н.Федина). Сборник задач по высшей математике. Т.2. М.: АЙРИС ПРЕСС, 2004. 7. Сборник задач по специальным главам математики. (Теория вероятностей. Математическая статистика). Составитель Крымских Д.А. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. xxiv Для заметок xxv Михаил Юлианович Васильчик Артем Павлович Ковалевский Илья Михайлович Пупышев Татьяна Вильевна Тренева Владислав Владимирович Хаблов Григорий Самуилович Шефель МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА. ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ Учебное пособие В авторской редакции Подписано в печать 29.06.11. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 300 экз. Уч.-изд. л. 4 , 88. Печ. л. 5, 25. Изд. № 210. Заказ № . Цена договорная. Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20