В задачах даны значения признака X, полученные в результате выборочного обследования совокупности. Требуется:
1) построить интервальный вариационный ряд частот с равными интервалами, выбрав число интервалов 8 или 9.
2) построить гистограмму частот.
3) построить дискретный вариационный ряд, соответствующий данному интервальному.
4) найти эмпирическую функцию распределения по дискретному ряду.
5) построить график эмпирической функции распределения.
6) вычислить выборочную среднюю, выборочную дисперсию и выборочное среднеквадратическое отклонение.
7) вычислить теоретические частоты по интервальному вариационному ряду выборки предположив, что случайная величина X распределена нормально.
8) используя критерий Пирсона при уровне значимости α=0.01 проверить гипотезу о нормальном распределении случайной величины X.
9) найти доверительный интервал для оценки математического ожидания с надежностью γ=0.99
72 71 69 78 77 71 77 71 73 67
64 73 65 74 66 72 68 70 69 72
67 78 71 70 63 70 73 67 74 65
74 75 72 68 69 71 76 70 62 66
68 73 66 64 76 74 72 75 76 75
Решение
1) построить интервальный вариационный ряд частот с равными интервалами выбрав число интервалов 8 или 9
Составим интервальное выборочное распределение (интервальный вариационный ряд). Для этого, прежде всего, отметим, что у нас xmin =62, xmax =78, а размах выборочных значений
R =xmax-xmin=78-62=16
Теперь определим длину каждого частичного интервала (иногда их называют классовыми интервалами), воспользовавшись формулой:
l=R8=168=2
Далее устанавливаем границы частичных интервалов: левую границу первого интервала принимаем равной x0=xmin =62, далее x1=x0+l=62+2=64;x2=66;x3=68; x4=70;x5=72;x6=74;x7=76;x8=78
На этом указанная процедура заканчивается, т.к. последующие частичные интервалы не будут содержать выборочных значений признака.
Приступаем к распределению по частичным интервалам выборочных значений признака, ставя в соответствие интервалу с номером i частоту ni как число выборочных значений признака, попавших в интервал. При этом договоримся, что если некоторое из выборочных значений совпадет с границей двух соседних интервалов, то будем относить его к предыдущему из них. В итоге реализации данных рекомендаций получим таблицу 2, в первых двух столбцах которой разместим искомое интервальное распределение выборки, в третьем − относительные частоты wi=nin, а в последнем четвертом − плотности распределения относительных частот на частичных интервалах:
pi =wil
Таблица 2
xi-1;xi
ni
wi
pi
[62; 64] 4 0,08 0,03
(64; 66]
5 0,1 0,03
(66; 68]
6 0,12 0,04
(68; 70]
7 0,14 0,05
(70;72]
10 0,2 0,07
(72; 74] 8 0,16 0,05
(74; 76]
6 0,12 0,04
(76; 78]
4 0,08 0,03
Σ 50 1 0,33
2) построим гистограмму частот
3) построить дискретный вариационный ряд, соответствующий данному интервальному
Нередко от интервального распределения выборки бывает удобно перейти к точечному (дискретному) распределению, взяв за новые выборочные значения признака середины частичных интервалов
. В рассматриваемой задаче такое распределение, очевидно, имеет вид следующей таблицы 3:
Таблица 3
xi
63 65 67 69 71 73 75 77
ni
4 5 6 7 10 8 6 4
nxn
0,08 0,1 0,12 0,14 0,2 0,16 0,12 0,08
Накопленные частоты 0,08 0,18 0,3 0,44 0,64 0,8 0,92 1
4) найти эмпирическую функцию распределения по дискретному ряду
Для точечного распределения выборки может быть получена эмпирическая функция распределения F*x, которая является статистической оценкой функции распределения вероятностей признака X (интегрального закона распределения) и строится по формуле:
F*x=nxn
где n − объем выборки, а nx − сумма частот выборочных значений признака, которые меньше x.
В нашей задаче, очевидно,
F*x=0 при x<630.08 при 63<x≤650.18 при 65<x≤670.3 при 67<x≤690.44 при 69<x≤710.64 при 71<x≤730.8 при 73<x≤750.92 при 75<x≤771 при x>77
5) построим график эмпирической функции распределния
6) вычислим выборочную среднюю, выборочную дисперсию и выборочное среднеквадратическое отклонение
Для вычисления числовых характеристик составим вспомогательную таблицу:
Интервалы ni
Середина интервалов, xi
xi*ni
xi-x2*ni
[62; 64] 4 63 252 211,994
(64; 66]
5 65 325 139,392
(66; 68]
6 67 402 64,5504
(68; 70]
7 69 483 11,4688
(70;72]
10 71 710 5,184
(72; 74] 8 73 584 59,1872
(74; 76]
6 75 450 133,67
(76; 78]
4 77 308 180,634
50 3514 806,08
Выборочная средняя
x=1nxini=351450=70.28
Выборочная дисперсия:
D=1nxi-x2*ni=70.2850=16.12.16
Выборочное среднеквадратическое отклонение
σ=D=16.1216≈4.015
7) 8) Проверим гипотезу о нормальном законе распределения случайной величины X