Файл: Отчет о практической работе Математическая обработка результатов наблюдений при экспоненциальном законе распределения.doc
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 45
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
В колонке 5 приведены результаты расчета значений плотности вероятности ƒ(t)на границах интервалов, полученные по формуле (8) с использованием функции (е - · t)i(таблица 3, колонка 4).
На гистограмме (рисунок 1) построена выравнивающая кривая распределения, представляющая собой график функции ƒ(t), которая, сохраняя в основном существенные особенности статистического распределения, свободна от случайных неправильностей хода гистограммы.
При подборе теоретической кривой распределения между ней и статистическим распределением неизбежны некоторые расхождения. Они могут объясняться случайными обстоятельствами, связанными с ограниченным числом опытных данных, или являться существенными - связанными с тем, что подобранная кривая плохо выравнивает данные распределения.
Установить это можно с помощью критерия согласия Пирсона 2
2 = , (9)
гдеk- число интервалов статистического распределения, в примереk = 10;
ni - количество значений случайной величины в каждом интервале (см. таблицу 2, колонка 4);
п - общее число наблюдаемых значений случайной величины, в примере
п = 100;
- теоретическая вероятность попадания случайной величины в i-й интервал (таблица 3, колонка 6).
В колонке 6 таблицы 3 приведены значения вероятностей попадания случайной величины в i-й интервал . Они численно равны приращению функции распределения на интервале (от предыдущих значений колонки 4 вычитаем текущее значение)
) (10)
или
= [(е - · t)i – 1] – [(е - ·
t)i ].
В колонке 7 рассчитаны значения п∙ , где n = 100.
В колонке 8 - количество значений случайной величины, попавших в интервал, т. е. абсолютная частота ni (из колонки 4 таблицы 2).
В колонке 9, так как для интервала 0-10 абсолютная частота ni= 15 (см. таблицу 3, колонка 4), а значение nP´(ti)=12,2 (см. таблицу 3, колонка 7), то распределение
2= [ni – nP´(ti)]2/ nP´(ti) = (15 - 12,2)2 / 12,2 = 0,643.
и так далее проводим расчет в колонке 9.
Распределение 2зависит от параметра R, называемого числом «степеней свободы». Число «степеней свободы» R равно числу интервалов kза вычетом числа независимых условий (связей) S, наложенных на частоты ni / n
R = k - S.(11)
Число связей S для экспоненциального закона распределения случайной величины S = 2, для нормального S = 3.
По специальной таблице (приложение Б), можно для полученного значения 2и определенного числа «степеней свободы» Rнайти Р - вероятность того, что величина, распределенная по закону 2, превзойдет это значение.
При этом, если получаемая вероятность Р больше 0,3 - 0,4, обычно признают, что экспериментальные данные не противоречат принятому теоретическому закону распределения случайной величины.
В примере 2 = 6,463 (колонка 9 таблицы 3) и число степеней свободы R= 10 - 2 = 8.
По таблице в приложении Б для значений 2 = 6,463 и R = 8 находим P=0,6.
К наиболее часто употребляемым критериям согласия наряду с критерием «хи-квадрат» относится также критерий Колмогорова D.
B качестве меры расхождения между теоретическим и статистическим распределениями Колмогоров рассматривает максимальное значение модуля разности между статистической функцией распределения F*(t) и соответствующей теоретической функцией распределения F(t)
D = max| F*(t) – F(t)|. (12)
Величина Dнаходится из графиков F*(t) и F(t).
На рисунке 2 приведены графики статистической и теоретической (экспоненциальной) функций распределения
для рассматриваемого примера.
Для построения интегральной статистической функции распределения F*(t) используется накопленная частота ni / n(cм. таблицу 2, колонка 8).
В колонке 10 таблицы 3 для построения теоретической функции распределения F(t) (экспоненциальной) воспользуемся выражением для этой функции по данным таблицы 3, колонки4
F(t) = 1 – е - ·t = 1 – e - 0,013·t.
Рисунок 2 - Графики статистической F*(t) и теоретической F(t)
функций распределения
Из рисунка 2 и из сравнения данных колонки 8 таблицы 2 и колонки 10 таблицы 3:
D = | F*(10) – F(10)| = |0,15 – 0,122| = 0,028;
D = | F*(20) – F(20)| = |0,29 – 0,230| = 0,060;
D = | F*(30) – F(30)| = |0,40 – 0,323| = 0,077 = Dmax;
D = | F*(50) – F(50)| = |0,55 – 0,478| = 0,072;
D = | F*(80) – F(80)| = |0,69 – 0,647| = 0,043;
D = | F*(110) – F(110)| = |0,76 – 0,761| = 0,001;
D = | F*(150) – F(150)| = |0,84 – 0,858| = 0,018;
D = | F*(190) – F(190)| = |0,89 – 0,915| = 0,025;
D = | F*(250) – F(250)| = |0,95 – 0,961| = 0,011;
D = | F*(370) – F(370)| = |1,00 – 0,992| = 0,008, –
видно, что максимальная разница значений F*(ti) иF(ti) наблюдается
при ti =30 ч. При этом критерий Колмагорова Dmax составляет 0,077.
Далее определяется величина
*=D ,
* = 0,077· = 0,77.
По приложению В находится вероятность Р(*)
Р(*) = Р(0,77) = 0,544.
Вывод. Вероятность Р(*) = 0,544не является малой, таким образом, гипотеза об экспоненциальном законе распределения времени безотказной работы насоса подтверждается также и критерием Колмогорова.