Файл: Учебнометодическое пособие знакомит студентов с основными понятиями о.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 471
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
, чтобы вероятность попадания в случайный интервал от -∞
Постоянные μ (математическое ожидание) и σ2 (дисперсия) называются параметрами распределения.
Общим для всех кривых нормального распределения является то, что примерно 68, 95 и 99,7 % площади под ними лежат соответственно в пределах ±σ, ±2σ, ±3σ.
Вопросы для самопроверки:
13. Найти дисперсию и математическое ожидание дискретной случайной величины X, заданной законом распределения:
а)
б)
РАЗДЕЛ II. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ
Генеральная совокупность и выборка
Пусть требуется изучить множество однородных объектов (это множество называется статистической совокупностью) относительно некоторого качественного или количественного признака, характеризующего эти объекты. Например, если имеется партия деталей, то качественным признаком может служить стандартность детали, а количественным — контролируемый размер детали.
Лучше всего произвести сплошное обследование, т. е. изучить каждый объект. Однако в большинстве случаев по разным причинам это сделать невозможно. Препятствовать сплошному обследованию может большое число объектов, недоступность их. Если, например, нужно знать среднюю глубину воронки при взрыве снаряда из опытной партии, то, производя сплошное обследование, мы уничтожим всю партию.
Если сплошное обследование невозможно, то из всей совокупности выбирают для изучения часть объектов.
Множество объектов, конечное или бесконечное, относительно которого делаются статистические выводы, носит название генеральной совокупности. Реально же мы имеем дело с конечными генеральными совокупностями, размеры которых, правда, могут колебаться в очень широких пределах.
Например, вся генеральная совокупность уссурийских тигров насчитывает около двухсот особей, в то время как число таких деревьев, как березы или осины, измеряется миллионами. В статистических выводах важен не сам по себе объем генеральной совокупности, а та доля от него, которую составляет выборка. Во всех случаях, когда объем выборки меньше сотой части всей генеральной совокупности, последнюю по отношению к выборке принято считать практически бесконечной и использовать математический аппарат, основанный на таком представлении.
Множество объектов, случайно отобранных из генеральной совокупности, называется выборкой.
Плоды одного дерева (200 штук) обследуют на наличие специфического для данного сорта вкуса. Для этого отбирают 10 шт. Здесь 200 — объем генеральной совокупности, а 10 — объем выборки.
Число объектов генеральной совокупности и выборки называется соответственно объемом генеральной совокупности и объемом выборки.
Если выборку отбирают по одному объекту, который обследуют, и снова возвращают в генеральную совокупность, то выборка называется повторной. Если объекты выборки уже не возвращаются в генеральную совокупность, то выборка называется бесповторной. На практике чаще используется бесповторная выборка. Если объем выборки составляет небольшую долю объема генеральной совокупности, то разница между повторной и бесповторной незначительна.
Непреднамеренный отбор. Метод последовательных номеров.
Случайный и механический методы отбора
Особенностью биологических исследований является то, что подопытный материал, находящийся в распоряжении исследователя, поступает к нему случайно. Поэтому не всегда удается соблюсти метод случайного отбора. Пренебрежение методами случайного отбора приводит к тому, что результаты одинаковых исследований различны у различных исследователей.
Можно опять применить случайный отбор по таблице случайных чисел. Кроме этого существует метод, называемый механическим (Россия) или систематическим (США, Англия). Сущность этого метода в следующем: делят общее число случаев на число случаев, за которыми надо наблюдать, и получают так называемую интервальную стопу. Затем по таблице находят первое число и 5, 10, 15, 20.
Признаки и показатели
ПРИЗНАКОМ в статистике называют свойство, характерную черту или иную особенность единиц совокупности, которые могут быть наблюдаемы и измерены. Признаки, принимающие различные значения или видоизменения у отдельных единиц совокупности, называются варьирующими, а отдельные их значения или видоизменения - вариантами.
В литературе приняты различные принципы классификации признаков по шкалам измерений. Классификация в зависимости от числа допустимых арифметических операций над признаками, измеренными в данных шкалах, включает:
Номинальные признаки (признаки с неупорядоченными состояниями, классификационные признаки), например: велосипед, мотоцикл, автомобиль. Номинальные признаки могут быть оцифрованы — 0,1,2, однако смысла эти цифры, за исключением возможности различать признаки между собой, не имеют. Частным случаем номинальных признаков являются бинарные (качественные, дихотомические) признаки, представляющие собой номинальные признаки с двумя градациями, например: «нет» — 0, «да» — 1. Рекомендуется для бинарных признаков использовать оцифровку типа 0 и 1, а не какую-либо иную (например, -1 и +1), так как только эти две цифры предполагается использовать в методах анализа бинарных признаков.
Порядковые признаки (признаки с упорядоченными состояниями, ординальные признаки), например: отлично, хорошо, удовлетворительно, плохо. Порядок состояний имеет смысл, признаки могут быть осмысленно оцифрованы (в данном примере: 5, 4, 3, 2) и могут сравниваться между собой, однако расстояния между ними не определены. Как и предыдущие, подобного типа признаки часто используются в задачах диагностики, в том числе медицинской.
Количественные (численные, вариационные) признаки, иногда подразделяемые на интервальные и относительные, различающиеся положением нулевой отметки на шкале измерения. Например, год рождения — относительный количественный признак, а срок службы в рядах вооруженных сил — интервальный количественный признак. Если в первом примере определены только операции различения, сравнения и вычитания, то во втором к ним добавляются операции сложения и отношения. Численные признаки определяют измеряемые или исчислимые количества (величины) и являются истинными количественными, причем могут измеряться как непрерывные, так и целочисленные признаки.
Действия над признаками, измеренными в различных шкалах
Шкалы могут приводиться одна к другой: количественная шкала — к порядковой или номинальной, порядковая шкала — к номинальной. Обратные операции считаются некорректными. Приведение одной шкалы к другой обычно называют понижением шкалы. Приведение признаков к шкале, отличной от тех, в которых первоначально признаки были измерены, необходимо при анализе групп признаков, измеренных в разных шкалах. Понижение шкалы ведет к потере некоторой части информации об изучаемых признаках.
Правила ранжирования
Использование порядковой шкалы позволяет присваивать ранги объектам по какому-либо признаку. Таким образом, метрические значения переводятся в ранговые. При этом фиксируются различия в степени выраженности свойств. В процессе ранжирования следует придерживаться 2 правил.
Правило порядка ранжирования. Надо решить, кто получает первый ранг: объект с самой большей степенью выраженности какого-либо качества или наоборот. Чаще всего это абсолютно безразлично и не отражается на конечном результате. Традиционно принято первый ранг приписывать объектам с большей степенью выраженности качества (большему значению – меньший ранг). Например, чемпиону присуждают первое место, а не наоборот. Хотя, и здесь если бы был принят обратный порядок, то результаты от этого не изменились бы. Так что порядок ранжирования каждый исследователь вправе определять сам. Например, Е.В. Сидоренко рекомендует меньшему значению приписывать меньший ранг. В некоторых случаях это удобнее, но непривычнее.
Постоянные μ (математическое ожидание) и σ2 (дисперсия) называются параметрами распределения.
Общим для всех кривых нормального распределения является то, что примерно 68, 95 и 99,7 % площади под ними лежат соответственно в пределах ±σ, ±2σ, ±3σ.
Вопросы для самопроверки:
-
Участники жеребьевки тянут из ящика жетоны с номерами от 1 до 100. Найти вероятность того, что номер первого наудачу извлеченного жетона не содержит цифры 5. -
При стрельбе по мишени вероятность сделать отличный выстрел равна 0,3, а вероятность выстрела на оценку «хорошо» равна 0,4. Какова вероятность получить за сделанный выстрел оценку не ниже «хорошо»? -
Вероятность того, что лицо умрет на 71-м году жизни, равна 0,04. Какова вероятность того, что человек не умрет на 71-м году? -
В урне 30 шаров: 15 белых, 10 красных и 5 синих. Какова вероятность вынуть цветной шар, если вынимается один шар? -
В урне 3 белых и 3 черных шара. Из урны дважды вынимают по одному шару, не возвращая их обратно. Найти вероятность появления белого шара при втором испытании, если при первом испытании был извлечен черный шар. -
В колоде 36 карт. Наудачу вынимаются из колоды 2 карты. Определить вероятность того, что вторым вынут туз, если первым тоже вынут туз. -
Пусть существует две лотереи: 5 из 36 и 31 из 36. Где вероятность выиграть больше? -
Два стрелка стреляют по цели. Вероятность поражения цели первым стрелком при одном выстреле равна 0,8, вторым стрелком — 0,7. Найти вероятность поражения цели двумя пулями в одном залпе. -
Студент М может заболеть гриппом (событие А) только в результате либо переохлаждения (событие В), либо контакта с другим больным (событие С). Требуется найти Р (А), если Р (В) = 0,5, Р (С) = 0,5, Рв (А) = 0,3, Рс (А) = 0,1 при условии несовместимости В и С. -
Слово «керамит» составлено из букв разрезной азбуки. Затем карточки с буквами перемешиваются, и из них извлекаются по очереди четыре карточки. Какова вероятность, что эти четыре карточки в порядке выхода составят слово «река»? -
Вероятность получения желаемого результата в каждом опыте одинакова и равна 0,2. Опыты проводятся последовательно до получения желаемого результата. Определить вероятность того, что придется проводить пятый опыт. -
В ящике лежат 10 черных носков и 6 зеленых, все одного размера. Вы, не глядя, вытащили 3 носка, какова вероятность того, что образовалась хотя бы одна пара ?
13. Найти дисперсию и математическое ожидание дискретной случайной величины X, заданной законом распределения:
а)
X | 4,3 | 5,1 | 10,6 |
p | 0,2 | 0,3 | 0,5 |
б)
X | 131 | 140 | 160 | 180 |
p | 0,05 | 0,1 | 0,25 | 0,6 |
-
В супе объемом 10л плавает 50 перчинок. С какой вероятностью в ложку объемом 0.01л попадет 1 перчинка. -
К случайной величине прибавили постоянную а. Как при этом изменятся ее а) математическое ожидание; б) дисперсия? -
Пусть вес пойманной рыбы подчиняется нормальному закону с параметрами: μ = 375 г, σ2= 25 г. Найти вероятность того, что вес пойманной рыбы будет от 300 до 425 г. -
Диаметр детали, изготовленной цехом, является случайной величиной, распределенной по нормальному закону. Дисперсия ее равна 0,0001, а математическое ожидание — 2,5 см. Найти границы, в которых с вероятностью 0,9973 заключен диаметр наудачу взятой детали. -
Принимая вероятности рождения мальчика и девочки одинаковыми, найти вероятность того, что среди 4 новорожденных 2 мальчика. -
Производится 10 независимых испытаний, в каждом из которых вероятность появления события А равна 0,6. Найти дисперсию случайной величины X — числа появлений события А в этих испытаниях.
РАЗДЕЛ II. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ
Генеральная совокупность и выборка
Пусть требуется изучить множество однородных объектов (это множество называется статистической совокупностью) относительно некоторого качественного или количественного признака, характеризующего эти объекты. Например, если имеется партия деталей, то качественным признаком может служить стандартность детали, а количественным — контролируемый размер детали.
Лучше всего произвести сплошное обследование, т. е. изучить каждый объект. Однако в большинстве случаев по разным причинам это сделать невозможно. Препятствовать сплошному обследованию может большое число объектов, недоступность их. Если, например, нужно знать среднюю глубину воронки при взрыве снаряда из опытной партии, то, производя сплошное обследование, мы уничтожим всю партию.
Если сплошное обследование невозможно, то из всей совокупности выбирают для изучения часть объектов.
Множество объектов, конечное или бесконечное, относительно которого делаются статистические выводы, носит название генеральной совокупности. Реально же мы имеем дело с конечными генеральными совокупностями, размеры которых, правда, могут колебаться в очень широких пределах.
Например, вся генеральная совокупность уссурийских тигров насчитывает около двухсот особей, в то время как число таких деревьев, как березы или осины, измеряется миллионами. В статистических выводах важен не сам по себе объем генеральной совокупности, а та доля от него, которую составляет выборка. Во всех случаях, когда объем выборки меньше сотой части всей генеральной совокупности, последнюю по отношению к выборке принято считать практически бесконечной и использовать математический аппарат, основанный на таком представлении.
Множество объектов, случайно отобранных из генеральной совокупности, называется выборкой.
Плоды одного дерева (200 штук) обследуют на наличие специфического для данного сорта вкуса. Для этого отбирают 10 шт. Здесь 200 — объем генеральной совокупности, а 10 — объем выборки.
Число объектов генеральной совокупности и выборки называется соответственно объемом генеральной совокупности и объемом выборки.
Если выборку отбирают по одному объекту, который обследуют, и снова возвращают в генеральную совокупность, то выборка называется повторной. Если объекты выборки уже не возвращаются в генеральную совокупность, то выборка называется бесповторной. На практике чаще используется бесповторная выборка. Если объем выборки составляет небольшую долю объема генеральной совокупности, то разница между повторной и бесповторной незначительна.
Непреднамеренный отбор. Метод последовательных номеров.
Случайный и механический методы отбора
Особенностью биологических исследований является то, что подопытный материал, находящийся в распоряжении исследователя, поступает к нему случайно. Поэтому не всегда удается соблюсти метод случайного отбора. Пренебрежение методами случайного отбора приводит к тому, что результаты одинаковых исследований различны у различных исследователей.
Можно опять применить случайный отбор по таблице случайных чисел. Кроме этого существует метод, называемый механическим (Россия) или систематическим (США, Англия). Сущность этого метода в следующем: делят общее число случаев на число случаев, за которыми надо наблюдать, и получают так называемую интервальную стопу. Затем по таблице находят первое число и 5, 10, 15, 20.
Признаки и показатели
ПРИЗНАКОМ в статистике называют свойство, характерную черту или иную особенность единиц совокупности, которые могут быть наблюдаемы и измерены. Признаки, принимающие различные значения или видоизменения у отдельных единиц совокупности, называются варьирующими, а отдельные их значения или видоизменения - вариантами.
В литературе приняты различные принципы классификации признаков по шкалам измерений. Классификация в зависимости от числа допустимых арифметических операций над признаками, измеренными в данных шкалах, включает:
Номинальные признаки (признаки с неупорядоченными состояниями, классификационные признаки), например: велосипед, мотоцикл, автомобиль. Номинальные признаки могут быть оцифрованы — 0,1,2, однако смысла эти цифры, за исключением возможности различать признаки между собой, не имеют. Частным случаем номинальных признаков являются бинарные (качественные, дихотомические) признаки, представляющие собой номинальные признаки с двумя градациями, например: «нет» — 0, «да» — 1. Рекомендуется для бинарных признаков использовать оцифровку типа 0 и 1, а не какую-либо иную (например, -1 и +1), так как только эти две цифры предполагается использовать в методах анализа бинарных признаков.
Порядковые признаки (признаки с упорядоченными состояниями, ординальные признаки), например: отлично, хорошо, удовлетворительно, плохо. Порядок состояний имеет смысл, признаки могут быть осмысленно оцифрованы (в данном примере: 5, 4, 3, 2) и могут сравниваться между собой, однако расстояния между ними не определены. Как и предыдущие, подобного типа признаки часто используются в задачах диагностики, в том числе медицинской.
Количественные (численные, вариационные) признаки, иногда подразделяемые на интервальные и относительные, различающиеся положением нулевой отметки на шкале измерения. Например, год рождения — относительный количественный признак, а срок службы в рядах вооруженных сил — интервальный количественный признак. Если в первом примере определены только операции различения, сравнения и вычитания, то во втором к ним добавляются операции сложения и отношения. Численные признаки определяют измеряемые или исчислимые количества (величины) и являются истинными количественными, причем могут измеряться как непрерывные, так и целочисленные признаки.
Действия над признаками, измеренными в различных шкалах
Шкала измерения | Допустимые действия | Пример применения |
Номинальная | Различение | Наличие или отсутствие симптома |
Порядковая | Различение, сравнение | Школьная оценка |
Количественная | Различение, сравнение, все арифметические операции | Температура, масса, время, длина |
Шкалы могут приводиться одна к другой: количественная шкала — к порядковой или номинальной, порядковая шкала — к номинальной. Обратные операции считаются некорректными. Приведение одной шкалы к другой обычно называют понижением шкалы. Приведение признаков к шкале, отличной от тех, в которых первоначально признаки были измерены, необходимо при анализе групп признаков, измеренных в разных шкалах. Понижение шкалы ведет к потере некоторой части информации об изучаемых признаках.
Правила ранжирования
Использование порядковой шкалы позволяет присваивать ранги объектам по какому-либо признаку. Таким образом, метрические значения переводятся в ранговые. При этом фиксируются различия в степени выраженности свойств. В процессе ранжирования следует придерживаться 2 правил.
Правило порядка ранжирования. Надо решить, кто получает первый ранг: объект с самой большей степенью выраженности какого-либо качества или наоборот. Чаще всего это абсолютно безразлично и не отражается на конечном результате. Традиционно принято первый ранг приписывать объектам с большей степенью выраженности качества (большему значению – меньший ранг). Например, чемпиону присуждают первое место, а не наоборот. Хотя, и здесь если бы был принят обратный порядок, то результаты от этого не изменились бы. Так что порядок ранжирования каждый исследователь вправе определять сам. Например, Е.В. Сидоренко рекомендует меньшему значению приписывать меньший ранг. В некоторых случаях это удобнее, но непривычнее.