Методи математичної ...

Мета заняття:навчитися визначати середньостатистичні показники, що характеризують генеральнусукупність, модельну характеристику для даної вибірки.

Порядок виконання практичного завдання:

Розглянемо дану тему і послідовність операцій на прикладі:

Приклад:  Xi - різниця (с) між звичайним бігом і бігом з бар'єрами на 110 м. Досліджувались n = 36 спортсменів, які були вибрані з N = 500 студентів.

Визначити основні середньостатистичні показники студентів (модельну характеристику).

Порядок виконання:

Заповнюємо таблицю для розрахунку ,

Ґрунтуючись на допоміжних обчисленнях, що були виконані у таблиці, визначаємо основні показники вибірки виб=2,0 с; виб= 0,13 с. Для розрахунку відповідних генеральних показників скористаємося формулами (1), (3а).

Необхідно знайти середнє арифметичне генеральної сукупності ген. Для її визначення знаходимо помилку репрезентативності m:

Задаємося надійністю Р = 0,95, при якій критерій вірогідності t = 2,02 (для n = 40 ‑ найближчого і n = 36 у таблиці Стьюдента (дивись додаток А)).

2,0 - 0,02×2,02 ≤ ген ≤ 2,0 + 0,02×2,02;

         2,0 - 0,04 ≤ ген ≤ 2,0 + 0,04;

                 1,96 ≤ ген ≤ 2,04

Якщо для подальших розрахунків потрібно неінтервальне, а дискретне значення ген, то воно розраховується як середнє зазначеного інтервалу або як одне з його крайніх значень.

Для визначення виб користуємося таблицею значень q.

При надійності Р = 0,95 і величіні вибірки n = 36, величина q = 0,26. Тому  виб перебуває в межах:

0,12 ( 1- 0,26 ) ≤ ген≤ 0,12 ( 1 + 0,26 );

                0,09  ≤ ген≤ 0,15.

Висновок:В межах від 1,96 с до 2,04 с повинно перебувати значення певної модельної характеристики - різниці (с), між звичайним бігом і бігом з бар'єрами на 110 м. При остаточному призначенні модельної характеристики обирають те із крайніх значень, яке жорсткіше у виконанні. У цьому випадку, значення модельної характеристики, яке визначається різницею між звичайним бігом і бігом з бар'єрами на 110 м, дорівнює 1,96 с; ген перебуває в межах від 0,09 с до 0,15 с.

Виконаємо практичне завдання за допомогою редактора електронних таблиць Excel:

Приклад:  Xi - різниця, (с) між звичайним бігом і бігом з бар'єрами на 110 м. Досліджувались n = 36 спортсменів, які були вибрані з N = 500 студентів.

Визначити основні середньостатистичні показники студентів (модельну характеристику).

Порядок виконання:

Крок 1. Вводимо в стовпчик B електронної таблицірезультати показників різниці, (с) між звичайним бігом та бігом з бар'єрами на 110 м у 36 спортсменів, які були вибрані з 500 студентів. При введенні даних обов'язково враховуємо кількість повторювань кожної варіанти.

Крок 2. У стовпчику А запишемо порядкові номера варіант та назви показників, які необхідно розрахувати. У комірці А38 запишемо середнє арифметичне; у комірці А39 - середнє квадратичне відхилення (або стандартне відхилення); у комірці А40 - помилку середнього арифметичного (або помилку репрезентативності); у комірці А41 - критичне (табличне) значення критерію Стьюдента (t критич.); у комірках А42 та А43 - границі для середнього арифметичного генеральної сукупності; у комірках А44 та А45 - границі для середнього квадратичного відхилення генеральної сукупності.

Крок 3.Обраховуємо вибіркове середнє арифметичне значення. Для цього виділяємо комірку В38 та скористаємося піктограмою вбудованих функцій . При залученні цієї піктограми з'являється вікно «Мастера функций», у якому вибираємо категорію «Статистические» функції та функцію СРЗНАЧ (послідовність дій така ж сама, як і у попередніх роботах).

Крок 4.Обраховуємо вибіркове стандартне відхилення ( або середнє квадратичне відхилення) у комірці В39. Для цього у комірку В39 за допомогою«Мастера функций»,вводимо функцію СТАНДОТКЛОН та зазначаємо масив В2:В37.

Крок 5.Розраховуємо помилку середнього арифметичного (помилку репрезентативності) вибірки. Виділяємо комірку А40, та у зв'язку з тим, що у завданні відомий обсяг генеральної сукупності, у строчці формул записуємо таку формулу = В39/КОРЕНЬ(СЧЕТ(В2:В37))*КОРЕНЬ(1-СЧЕТ(В2:В37)/500). Натискаємо Enter і у комірці В40 з'явиться значення помилки середнього арифметичного.

Крок 6. Обраховуємо критичне (табличне) значення критерію Стьюдента (t табл.) за допомогою засобів Excel. Для цього необхідно застосувати функцію СТЬЮДРАСПОБР. Ставимо маркер у комірку В41, викликаємо «Мастер функций» за допомогою піктограми  та вибираємо функцію СТЬЮДРАСПОБР (дивись лабораторну роботу № 3, крок 10).

У вікні вводу даних аргументів функції вводимо у першій строчці імовірність 0,05, а у другій строчці - число ступенів свободи 36 (відповідно до умов задачі), та натискаємо ОК. В результаті цих дій у комірці В41 з'являється значення критичного (табличного) критерію Стьюдента.

Крок 7. Розраховуємо границі для середнього арифметичного генеральної сукупності . Для цього необхідно від вибіркового середнього арифметичного відняти добуток помилки репрезентативності та t табл., та до середнього арифметичного додати добуток помилки репрезентативності та t табл. Виділяємо комірку В42, маркером заходимо у «Строку формул» та вводимо формулу =В38-В40*В41, та натискаємо Enter, а у комірку В43 вводимо формулу =В38+В40*В41 та натискаємо Enter.

Крок 8. Розраховуємо границі для середнього квадратичного відхилення генеральної сукупності. Відповідно формулі (5), яка надається у лабораторній роботі у комірку В44 записуємо формулу = В39*(1-0,26), а у комірку В45 записуємо формулу = В39*(1+0,26).

Рис. 42. Підсумкова таблиця даних

У підсумку всіх проведених розрахунків отримуємо підсумкову таблицю даних (рис.42).

Крок 9. Записуємо висновок у відповідності до результатів розрахунків.

Висновок:В межах від 1,96 с до 2,04 с повинно перебувати значення певної модельної характеристики ‑ різниці (с) між звичайним бігом і бігом з бар'єрами на 110 м. При остаточному призначенні модельної характеристики обирають те із крайніх значень, яке жорсткіше у виконанні. У цьому випадку, значення модельної характеристики, яке визначається різницею між звичайним бігом і бігом з бар'єрами на 110 м, дорівнює 1,96 с; ген перебуває в межах від 0,09 с до 0,15 с.

Завдання

1. Ознайомитися і оволодіти теоретичними відомостями з теми «Вибірковий метод. Визначення середньостатистичних показників генеральної сукупності (модельних характеристик)».

2. Відповідно до прикладу, виконати самостійно завдання зі свого виду спорту. 

Питання для самоконтролю

1.Що розуміють під модельними характеристиками?

2.На які види поділяють модельні характеристики?

3.Що показує помилка репрезентативності?

4.Шляхи визначення модельних характеристик.

5.Як визначається середня арифметична генеральної сукупності ген?

6.Як визначається середнє квадратичне відхилення генеральної сукупності (ген)?

7.Яким чином може бути знайдена величина помилки репрезентативності при відомому та не відомому обсязі генеральної сукупності?

8.Розкрити поняття надійності та рівня значущості.