В задаче даны значения признака Х, 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 Х распределена нормально; 8) используя критерий Пирсона при уровне значимости проверить гипотезу о нормальном распределении случайной величины Х; 9) найти доверительный интервал для оценки математического ожидания с надежностью
83 78 79 79 83 84 82 77 82 80
84 76 74 83 75 80 89 68 87 84
70 85 77 80 84 86 73 89 81 78
86 81 75 92 88 83 90 89 83 77
86 72 80 82 76 88 74 85 83 80
Решение
Число интервалов примем равны к = 8
Величина частичного интервала ∆х составит:
∆х=
xmax - максимальное значение выборки.
xmin - минимальное значение выборки.
Определим границы частичных интервалов [хi; хi+1)
Номер интервала Нижняя граница Верхняя граница
1 [68 71)
2 [71 74)
3 [74 77)
4 [77 80)
5 [80 83)
6 [83 86)
7 [86 89)
8 [89 92]
Одно и тоже значение признака служит верхней и нижней границами двух смежных (предыдущего и последующего) интервалов.
Для каждого значения ряда подсчитаем, какое количество раз оно попадает в тот или иной интервал. Для этого сортируем ряд по возрастанию.
Результаты группировки оформим в виде таблицы интервального статистического ряда:
Интервалы [хi; хi+1) Частота ni
68 – 71 2
71 – 74 2
74 – 77 6
77 – 80 7
80 – 83 10
83 – 86 12
86 – 89 6
89 – 92 5
2) построим гистограмму частот;
3) построим дискретный вариационный ряд, соответствующий данному интервальному
В качестве вариант дискретного ряда примем середины интервалов x
xi
Частота ni
69,5 2
72,5 2
75,5 6
78,5 7
81,5 10
84,5 12
87,5 6
90,5 5
4) найдем эмпирическую функцию распределения по дискретному ряду
Найдем относительные частоты wi=ni/n
xi
Частота ni Относительная частота wi
69,5 2 0,04
72,5 2 0,04
75,5 6 0,12
78,5 7 0,14
81,5 10 0,2
84,5 12 0,24
87,5 6 0,12
90,5 5 0,1
Эмпирическая функция распределения
5) построим график эмпирической функции распределения;
6) Вычислим выборочную среднюю, выборочную дисперсию и выборочное среднеквадратическое отклонение;
Построим вспомогательную таблицу для вычисления характеристик выборки:
xi ni
xi*ni
(xi-
69,5 2 139 305,5392
72,5 2 145 175,2192
75,5 6 453 242,6976
78,5 7 549,5 79,0272
81,5 10 815 1,296
84,5 12 1014 83,6352
87,5 6 525 190,8576
90,5 5 452,5 373,248
∑ 50 4093 1451,52
Выборочная средняя
Выборочная дисперсия
Выборочное среднеквадратическое отклонение находим по формуле
7) вычислить теоретические частоты по интервальному вариационному ряду выборки предположив, что случайная величина Х распределена нормально;
Теоретические частоты находятся по формуле
,
Где Ф(z) – значения функции Лапласа
Составляем расчетную таблицу
Ф()
Ф()
68 71 -∞ -2,01 -0,5 -0,4778 0,0222 1,11
71 74 -2,01 -1,46 -0,4778 -0,4279 0,0499 2,495
74 77 -1,46 -0,9 -0,4279 -0,3159 0,112 5,6
77 80 -0,9 -0,35 -0,3159 -0,1368 0,1791 8,955
80 83 -0,35 0,21 -0,1368 0,0832 0,22 11
83 86 0,21 0,77 0,0832 0,2794 0,1962 9,81
86 89 0,77 1,32 0,2794 0,4066 0,1272 6,36
89 92 1,32 +∞ 0,4066 0,5 0,0934 4,67
∑ ∑
Получаем таблицу для эмпирических и теоретических частот
2 2 6 7 10 12 6 5
1,11 2,495 5,6 8,955 11 9,81 6,36 4,67
8) используя критерий Пирсона при уровне значимости проверимть гипотезу о нормальном распределении случайной величины Х;
Объединяем малочисленные эмпирические (<5) и соответствующие им теоретические частоты
10 7 10 12 6 5
9,205 8,955 11 9,81 6,36 4,67
Вычисляем наблюдаемое значение критерия Пирсона
10 7 10 12 6 5
9,205 8,955 11 9,81 6,36 4,67
0,068661 0,426803 0,090909 0,488899 0,020377 0,023319 =1,147541
По таблице критических точек распределения по заданному уровню значимости и числу степеней свободы k=s-3 (s – число интервалов, оставшихся после объединения малочисленных частот) находим критическую точку правосторонней критической области
Так как < , то гипотезу о нормальном распределении исследуемой случайной величины принимаем.
9) найти доверительный интервал для оценки математического ожидания с надежностью
Доверительный интервал для математического ожидания.
Поскольку n>30, то определяем значение tkp по таблицам функции Лапласа.
В этом случае 2Ф(tkp) = γ
Ф(tkp) = γ/2 = 0.99/2 = 0.495
По таблице функции Лапласа найдем, при каком tkp значение Ф(tkp) =
0.495
tkp(γ) = 2.58