Пример № 9

В опыте было получено 30 наблюдений над случайной величиной X, составляющих выборочную совокупность. Они приведены в таблице. По выборочным данным:

1) составить ряд распределения; найти размах выборки;

2) построить эмпирическую функцию распределения;

3) найти числовые характеристики выборки: _в- выборочное среднее, D_в - выборочную дисперсию; _в- выборочное среднее квадратическое отклонение;

4) проверить гипотезу : математическое ожидание случайной величины Х; М (Х) = 90 против альтернативной гипотезы H : M(X) (среднее квадратическое отклонение оценивается по выборке). Уровень доверия γ= 0,95.

Таблица

Значения признака Х, полученные из опыта

Решение

1) Составим ряд распределения: расположим наблюдения в порядке возрастания в верхней строке таблицы А, в нижней строке n_ί - количество наблюдений в общем ряду наблюдений.

Таблица А

n.ί
nί

Из этих наблюдений определим наибольшее Хмах = 99 и наименьшее Х мin = 80. Вычислим размах варьирования d=Xmax – Xmin = 99-80=19.

2) Эмпирическая функция распределения определяет для каждого значения х относительную частоту события Х < x.

Она принимает значения причем при >

Таким образом, мы имеем

(т.к. значения, меньшие 82, наблюдались два раза).

(т.к. значения меньшие 83, наблюдались 5 раз).

Построим график эмпирической функции распределения

1

9/10

8/10

7/10

6/10

5/10

4/10

3/10

2/10

1/10

0

80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

3) Найдем числовые характеристики выборочной совокупности

Оценка математического ожидания признака Х

Выборочная дисперсия

=

Среднеквадратическое отклонение

4) Для проверки гипотезы построим доверительный интервал для математического ожидания случайной величины Х с уровнем доверия γ=0,95.

Если среднее квадратическое отклонение исследуемой случайной величины Х заранее неизвестно (а это та ситуация, в которой мы находимся), то оно оценивается по выборочным данным. В этом случае доверительный интервал имеет вид:

где - выборочное среднее; n – объем выборки; - выборочное среднее квадратическое отклонение по таблице распределения Стьюдента для заданных объема выборки n и уровня доверия γ.

В нашем случае

Получаем доверительный интервал

(89,37-2,042(5,27/5,48); 89,37+2,042(5,27/5,48)=(87,41;91,33).

Число «90» содержится в построенном доверительном интервале, следовательно, гипотезаH₀: М(X)= 90 принимается с уровнем доверия γ=0,95.