50545

Изучение нормального закона распределения случайных величин (закон Гаусса) на основе опытных данных

Лабораторная работа

Физика

Составить интервальную таблицу частот статистический интервальный ряд распределения: а Разбить весь диапазон случайных величин на k интервалов: 107; 108 108; 109 и т. Строки 13 Таблицы 2 называют статистическим интервальным рядом распределения. Интервальный ряд распределения изобразить графически в виде гистограммы.

Русский

2014-01-25

95.5 KB

7 чел.

4

ЛАБОРАТОРНАЯ   РАБОТА  № 1

ТЕМА: Изучение нормального закона распределения случайных величин (закон Гаусса) на основе опытных данных

ЦЕЛЬ: Изучить статистические закономерности распределения случайных отклонений величины сопротивления резисторов от их номинала

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Требуется изучить совокупность однородных объектов относительно некоторого качественного или количественного признака, характеризующего эти объекты.

Например, если имеется партия резисторов, то качественным признаком может служить стандартность резистора, а количественным - контролируемое сопротивление резистора.

Изучение случайной величины связано с выполнением ряда независимых опытов (измерений), в которых она принимает определённые значения. Полученные опытные значения случайной величины представляют простой статистический ряд.

Генеральной совокупностью называют совокупность, включающая в себя все члены или объекты данной статистической совокупности, которые могут быть отнесены к этой совокупности.

Выборочной совокупностью или просто выборкой называют совокупность случайно отобранных из генеральной совокупности объектов.

Объемом совокупности называют число объектов этой совокупности. Например, если из 1000 резисторов отобрали для обследования 100, то объем генеральной совокупности N = 1000, а объем выборки n = 100.

Пусть для изучения количественного признака R (сопротивления резисторов) из генеральной совокупности извлекается выборка  R1, R2, R3, …, Ri ,… объемом, равным n. Наблюдавшиеся значения Ri признака R называют вариантами, а последовательность вариант,  записанную в возрастающем порядке, вариационным рядом.

Число mi наблюдений некоторого признака R = Ri называют частотами, а их отношение к объему выборки n - относительными частотами: .

Статистическим распределением выборки называют перечень вариант и соответствующих им частот или относительных частот.

В случае большого количества вариант и непрерывности признака статистическое распределение можно задать также в виде последовательности интервалов и соответствующих им частот. Для этого весь диапазон значений случайных величин разбивают на k интервалов. Число интервалов определяют по формуле СТЕРДЖЕССА.

k = 1 + 3,333 lg n,

где n – объем выборки.

Ширину интервала находят по формуле: .

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ

Измерены сопротивления 100 резисторов одинакового номинала. Данные занесены в Таблицу 1 в порядке возрастания сопротивления.

Таблица 1.

R, Ом

R, Ом

R, Ом

R, Ом

R, Ом

1

107,5

21

109,1

41

110,0

61

110,8

81

111,5

2

107,7

22

109,2

42

110,0

62

110,8

82

111,5

3

108,0

23

109,3

43

110,1

63

110,8

83

111,6

4

108,1

24

109,3

44

110,1

64

110,8

84

111,8

5

108,2

25

109,4

45

110,1

65

110,8

85

111,9

6

108,2

26

109,4

46

110,2

66

110,9

86

111,9

7

108,3

27

109,4

47

110,2

67

111,0

87

111,9

8

108,4

28

109,6

48

110,2

68

111,0

88

112,0

9

108,5

29

109,6

49

110,2

69

111,0

89

112,1

10

108,5

30

109,6

50

110,2

70

111,1

90

112,1

11

108,7

31

109,6

51

110,3

71

111,2

91

112,1

12

108,8

32

109,6

52

110,3

72

111,2

92

112,2

13

109,0

33

109,7

53

110,3

73

111,2

93

112,3

14

109,0

34

109,7

54

110,3

74

111,3

94

112,4

15

109,0

35

109,8

55

110,4

75

111,3

95

112,5

16

109,0

36

109,8

56

110,4

76

111,3

96

112,5

17

109,0

37

109,9

57

110,5

77

111,4

97

112,9

18

109,0

38

110,0

58

110,5

78

111,4

98

112,9

19

109,0

39

110,0

59

110,5

79

111,5

99

113,3

20

109,1

40

110,0

60

110,6

80

111,5

100

113,5

1. Составить интервальную таблицу частот (статистический интервальный ряд распределения):

а) Разбить весь диапазон случайных величин на k интервалов:

[107; 108),         

[108; 109) и т.д.

Для удобства последующей обработки полученное значение k можно округлить до целых.

б) Подсчитать число случайных величин вошедших в каждый интервал (определить частоту событий mi).

в) Найти относительную частоту событий: .

г) Данные занести в Таблицу 2 (строки 1-3). Строки 1-3 Таблицы 2 называют статистическим интервальным рядом распределения.

2. Интервальный ряд распределения изобразить графически в виде гистограммы.

Для  построения гистограммы в прямоугольной системе координат на каждом интервале следует построить прямоугольник, площадь которого равна  – относительной частоте данного интервала. Для этого основание прямоугольника, в выбранном масштабе, должно быть равно длине интервала, а его высота (hi) – относительной  частоте, деленной на длину интервала.

 - плотность относительной частоты

Значения hi занести в Таблицу 2 (строка 4).

Таблица 2.

1

[R0; R1)

[R1; R2)

[Rk-1; Rk]

2

mi

3

4

5

6

Zi

7

(Zi)

8

По данным строк 1 и 4 в выбранном масштабе построить гистограмму (см. рис. 1).

 

    

            107  108  109    110     111    112   113   114                                      R, Ом

Рис. 1

Всю совокупность  полученных полосок  ограничим сверху  ломаной  ступенчатой линией. Эта линия и называется гистограммой и характеризует распределение результатов данной серии наблюдений. Площадь всех прямоугольников будет равна единице, т.е. .

3. Для определения закона распределения случайной величины предположим, что случайная величина R подчиняется нормальному закону, т.е. её плотность распределения её вероятности задается формулой:

Один из методов определения неизвестных параметров состоит в том, что их выбирают таким образом, чтобы математическое ожидание было равно выборочному среднему значению, а среднее квадратичное выборочному среднему квадратичному, т.е.  = ;  = в.

Тогда функция распределения примет вид:

4. Определить  для каждого интервала и внести значения в строку 5 Таблицы 2. Значения  можно получить как середины рассматриваемых промежутков, тем самым формально заменяя интервальный ряд дискретным.

5. По следующей формуле определить  для всей выборки, т. е. искомое :

6. Определить выборочное среднее квадратическое отклонение:

7. Для определения частных значений функции распределения  следует предварительно вычислить значение Zi по формуле:

и занести в строку 6 Таблицы 2.

С учетом известных Zi функция распределения примет вид:

8. Выделим функцию , тогда .

Значения функции  определить из таблицы Приложения 1 (Лобоцкая Н. Л. Высшая математика, 1987 – стр. 295) и поместить в соответствующую строку Таблицы 2.

9. Определить значение функции

и заполнить последнюю строку таблицы.

10. По данным строк 5 и 8 Таблицы 2 в координатных осях рисунка 1 построить точки с координатами (; ) и соединить их плавной кривой.

11. Сравнить площади под гистограммой и кривой распределения, сделать заключения о характере распределения исследуемой случайной величины.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54116. ТЕМАТИЧНА МАНДРІВКА «МИ-УКРАЇНЦІ» 242.5 KB
  Мета: поглиблювати уявлення учнів про свою Батьківщину; розширювати поняття «громадянин», розвивати прагнення бути свідомим громадянином України, її патріотом; розвивати мовлення, уміння спостерігати; сприяти вихованню патріотичних почуттів.
54117. Мандрівка «містом числових нерівностей» 174 KB
  Ми з вами вивчаємо числові нерівності. На наступний урок 1-ша у 9-му класі тематична контрольна робота. Тому сьогодні ваше завдання систематизувати, узагальнити та поглибити ваші знання по темі, застосовувати вивчене до розв’язування вправ, підготуватись до написання контрольної роботи.
54118. Історичний марафон «Що ? Де ? Коли ?» 32.5 KB
  А яку мрію можна здійснити досягнувши цієї планки Стати президентом.Для цієї мети китайці використовували найміцніший шовк середньовічні росіяни – пластинки слюди а римляни найтонші пласти агату. А що для цієї мети використовуємо зараз для цієї мети Скло. В назві одного з них – Капуцинів залишився слід цієї звички.
54119. Love. Marriage 67.5 KB
  People say that love is a magic feeling. A person in love can be compared with the shining sun. Look at the blackboard. You can see there the sun with long rays. Write the word connected with love.
54121. ІНТЕЛЕКТУАЛЬНО – ТВОРЧА ГРА «ВАМ НАДІЙШОВ ЛИСТ…» 407 KB
  Маршак Пошта Інтелектуально – творча гра починається з ранку Ранок: після ранкової лінійки й зарядки оголошується завдання для загонів. І перше завдання для вас це вікторина на найкраще знання вірша Пошта Вікторина 1. Але ваші творчі завдання допоможуть стати справжніми поштарями або хоча б трішечки спробувати. Перше завдання Скласти розрізаного листа і прочитати Друге творче завдання Представити поштову марку для своєї посилки і захистити ескіз Третє творче завдання Образ поштаря та його творчий захист Заключне творче завдання...
54122. Сценарій позаурочного заходу для 5 класу «Різнобарвна книга життя і творчості Маршака» 88.5 KB
  Крім того запропоновані у сценарії твори Маршака дають змогу відпрацьовувати прийоми художнього читання віршів допомагають розвиткові естетичного чуття учнів. Сценарій позаурочного заходу для 5 класу Різнобарвна книга життя і творчості Маршака Мета: закріпити уявлення про багатогранність таланту Самуїла Яковича Маршака дати знання про основні віхи його біографії розвивати творче сприйняття художньої літератури естетичний смак прищеплювання навички вдумливого прочитання поезії і виразного виконання виховувати духовну культуру...
54123. Самомасаж та сучасні методи корекції, оздоровлення та загартування дітей дошкільного віку 38 KB
  Розвивати гнучкість спритність навички самомасажу а також слухову рухову зорову пам'ять мовленнєве дихання. А щоб з нами цього не трапилося ми будемо виконувати точковий масаж який допоможе стати вам здоровими. Почнемо масаж з носика: аВказівні пальчики поставили в ямочки які знаходяться під носиком і робимо кругові рухи.
54124. Машинобудування. Загальна характеристика. Важке та транспортне машинобудування 34.5 KB
  Мета: сформувати знання про значення місце машинобудування у господарстві держави його галузеву і територіальну структуру; пояснити чинники розміщення підприємств галузі; формувати навички роботи з економічними картами; виховувати економічну культуру та економічне мислення Очікувані результати: учень називає галузевий склад машинобудування; пояснює роль галузі в господарстві держави; характеризує галузі машинобудування та чинники їх розміщення; показує на карті великі центри окремих галузей...