Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Исследование ряда истинных ошибок на нормальное распределение






 

Для решения этой первой задачи теории ошибок используем методику, изложенную в разделе математической статистики, а также выполним вычисления по формулам (1.1–1.5) настоящего раздела.

Задача 1.1. В таблице 1.1 даны невязки 32‑ х треугольников. Невязки можно считать истинными ошибками D, так как сумму углов в треугольнике можно рассматривать как измеренную величину, истинное значение которой равно . Выполнить исследование ряда невязок на нормальный закон распределения.

Таблица 1.1
невязки D i невязки D i невязки D i невязки D i
  –0, 76″   +1, 29″   +0, 71″   +0, 22″
  +1, 52″   +0, 38″   +1, 04″   +0, 06″
  –0, 24″   –1, 03″   –0, 38″   +0, 43″
  +1, 31″   +0, 00″   +1, 16″   –1, 28″
  –1, 27″   –1, 23″   –0, 19″   –0, 41″
  –1, 88″   –1, 38″   +2, 28″   –2, 50″
  +0, 01″   –0, 25″   +0, 07″   +1, 92″
  –0, 69″   –0, 73″   –0, 95″   –0, 62″

Найдём ряд сумм, необходимых для дальнейшего исследования:

; ; ; ;

; ; .



Решение:

1. Вычисление оценок параметров нормального распределения , , кривая плотности которого определяется выражением:

, *)

.

2. Вычисление средней ошибки и коэффициента :

;

; .

3. Определение вероятной ошибки и коэффициента .

Располагаем истинные ошибки в ряд по возрастанию их абсолютных величин:

+0, 00; +0, 01; +0, 06; +0, 07; –0, 19; +0, 22; –0, 24; –0, 25; +0, 38; –0, 38; –0, 41; +0, 43; –0, 62; –0, 69; +0, 71; –0, 73; –0, 76; –0, 95; –1, 03; +1, 04; +1, 16; –1, 23; –1, 27; –1, 28; +1, 29; +1, 31; –1, 38; +1, 52; –1, 88; +1, 92; +2, 28; –2, 50.

Находим:

;

; .

4. Построение статистического группированного ряда.

Распределим невязки (табл. 1.2) в двенадцати интервалах (длину интервала примем равной половине средней квадратической ошибки, т.е. ).

Таблица 1.2
№ п/п длины интервалов в долях m длины интервалов в секундах число ошибок mi частоты высоты прямо-угольников
  –3, 0 m –2, 5 m –3, 30″ –2, 75″   0, 000 0, 000
  –2, 5 m –2, 0 m –2, 75 –2, 20   0, 031 0, 056
  –2, 0 m –1, 5 m –2, 20 –1, 65   0, 031 0, 056
  –1, 5 m –1, 0 m –1, 65 –1, 10   0, 125 0, 227
  –1, 0 m –0, 5 m –1, 10 –0, 55   0, 188 0, 342
  –0, 5 m +0 –0, 55 –0   0, 156 0, 284
  +0 +0, 5 m –0 +0, 55   0, 219 0, 398
  +0, 5 m +1, 0 m +0, 55 +1, 10   0, 062 0, 113
  +1, 0 m +1, 5 m +1, 10 +1, 65   0, 125 0, 227
  +1, 5 m +2, 0 m +1, 65 +2, 20   0, 031 0, 056
  +2, 0 m +2, 5 m +2, 20 +2, 75   0, 031 0, 056
  +2, 5 m +3, 0 m +2, 75 +3, 30   0, 000 0, 000
          1, 000
mi — число ошибок, попавших в i ‑ й интервал, подсчитывается непосредственно. Если значение ошибки совпадает с границей интервала, то эту ошибку следует поместить в тот интервал, в котором теоретически ожидается большее число ошибок (см. рис 1.1)  

5. Построение гистограммы и выравнивающей её кривой распределения.

По данным таблицы 1.2 (столбцы 2 и 6) строим гистограмму (рис. 1.1) — график эмпирического распределения (на выбор масштаба изображения наложим лишь условие наглядности).

Рис. 1.1 — Гистограмма и выравнивающая кривая

Вид гистограммы позволяет действительно предположить нормальный закон распределения ошибок D i. Теоретическая кривая, наилучшим образом выравнивающая (сглаживающая) гистограмму, определяется уравнением

,  

где ; ; ; ; .

Вычисление ординат кривой выполняем, используя таблицу Приложения A. Результаты вычислений поместим в таблице 1.3.

Таблица 1.3
№ п/п левые границы интервалов D i yi
      0, 564 0, 645 0, 364
  0, 5m 0, 5 0, 498 ― " ― 0, 321
  1, 0m 1, 0 0, 342 ― " ― 0, 220
  1, 5m 1, 5 0, 183 ― " ― 0, 118
  2, 0m 2, 0 0, 076 ― " ― 0, 049
  2, 5m 2, 5 0, 025 ― " ― 0, 016
  3, 0m 3, 0 0, 006 ― " ― 0, 004

По данным таблицы 1.3 (столбцы 2 и 6) на графике рис. 1.1 наносим ряд точек , которые соединяем плавной кривой. Левую ветвь кривой строим по тем же ординатам.

Как видно из графика, кривая j(D) удовлетворительно сглаживает гистограмму.

6. Применение критерия c2 ‑ Пирсона.

Для оценки степени приближения статистического распределения (гистограммы) к теоретическому нормальному закону (кривой распределения) вычисляем величину

,  

где

.  

Результаты вычислений поместим в таблице 1.4.

находят по таблице Приложения B для левых границ интервалов ti.

Таблица 1.4
Интервалы ti pi mi npi
  –3, 0 –2, 5 –0, 5 0, 0062   0, 20 0, 20
  –2, 5 –2, 0 –0, 4938 0, 0166   0, 53 0, 42
  –2, 0 –1, 5 –0, 4772 0, 0440   1, 41 0, 12
  –1, 5 –1, 0 –0, 4332 0, 0918   2, 94 0, 38
  –1, 0 –0, 5 –0, 3414 0, 1500   4, 80 0, 30
  –0, 5 +0 –0, 1914 0, 1914   6, 12 0, 20
  +0 +0, 5 +0 0, 1914   6, 12 0, 13
  +0, 5 +1, 0 +0, 1914 0, 1500   4, 80 1, 63
  +1, 0 +1, 5 +0, 3414 0, 0918   2, 94 0, 38
  +1, 5 +2, 0 +0, 4332 0, 0440   1, 41 0, 12
  +2, 0 +2, 5 +0, 4772 0, 0166   0, 53 0, 42
  +2, 5 +3, 0 +0, 4938 0, 0062   0, 20 0, 20
  +3, 0 +∞ +0, 5
S       1, 0000   32, 00 4, 50

Число степеней свободы определяется формулой . Находим (k —число интервалов, , так как только один параметр оценивался по выборке, а принято равным нулю).

По таблице Приложения E по числу степеней свободы для находим вероятность , а для находим . Интерполируя, для получим .

7. Вычисление оценок скошенности и эксцесса и проверка соотношений [1, стр.81]:

; ,  

которые являются критериями нормального закона.

Находим:

1) ;

2) ;

3) ;

4) ;

5) ;

Как видно из вычислений, соотношения выполняются.

В результате исследования приходим к выводу о том, что рассматриваемый ряд истинных ошибок является действительно рядом случайных ошибок, подчиняющихся приближенно нормальному закону, так как:

1) выполняются свойства случайных ошибок:

а) среднее арифметическое практически равно нулю,

б) положительные и отрицательные ошибки, равные по абсолютной величине (см. гистограмму), примерно одинаково часто встречаются в данном ряде,

в) малые по абсолютной величине ошибки встречаются чаще, чем большие,

г) случайные ошибки Dс заданной вероятностью b не превосходят определенного предела, равного , ни одна из ошибок ряда не превышает предельной ошибки, равной

;

2) коэффициенты и совпадают с их теоретическими значениями (; );

3) вероятность велика, так как значительно больше критического уровня значимости, равного 0, 1 [1, стр.79];

4) величины скошенности и эксцесса незначительно отличаются от нуля.

5)






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.