Файл: Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 617
Скачиваний: 2
Распределения вероятности и выборочная |
статистика |
103 |
2.35. Чему равна вероятность того, что нормированная |
случай |
ная величина с нормальным распределением имеет значение в пре делах: а) от 0 до 1, б) от —2 до 0, в) от —3 до 3, г) от 0,5 до 0,52?
2.36. Докажите, что среднее значение нормированной величины с нормальным распределением равно 0, а ее дисперсия составляет 1. Какова вероятность того, что некоторая величина (описываемая нормированным нормальным распределением) в точности равна 1?
2.37. |
При условии, |
что Y — нормированная величина с нор |
|
мальным |
распределением, найдите |
||
а) |
P {Y > 0,2}, |
|
|
б) Р { 0 , 2 < Г < 0 , 3 } , |
|||
в) |
Р { - 0, 4 < Y < |
1,0}, |
|
г) |
Р { Г > 2 } . |
|
2.38.Интегрируя плотность распределения вероятности, пока жите, что дисперсия нормированной величины U с нормальным распределением равна 1.
2.39.Используя нормальную вероятностную бумагу, опреде лите, описываются ли следующие данные нормальным распре делением:
ЧЯ Р Т П Т Я Значение переменной,
5 |
6,00—6,19 |
18 |
6,20—6,29 |
42 |
6,30—6,39 |
27 |
6,40—6,49 |
86,50—6,59
2.40.Из 100 номеров телефонов, случайно выбранных из теле фонной книги, отбирались предпоследние цифры. Могут ли полу ченные 100 цифр иметь нормальное распределение?
2.41. Вычислите следующие вероятности для %2 с ѵ = 10:
а) |
Р {х2 |
< |
Ю}, |
б) |
Р {х2 |
> |
Ю}, |
в) |
Р {5 < |
X2 < 15}, |
|
г) |
Р {х2 |
= 3}. |
2.42.Покажите, что дисперсия х 2 равна 2ѵ, где ѵ — число степеней свободы.
2.43.Постройте график Р {%2 ^ %%} = Р (ха), используя фор мулу (2.3.11), при V = 4.
2.44.Чтобы проиллюстрировать понятия, которые исполь зуются при исследовании распределения выборочного среднего значения, проведите следующий простой эксперимент. По урав нению
У = Ю ( l + ^ ) 2 ( l - ^ - ) , 0 < Х < 9
вычислите 40 значений случайной переменной Y по 40 значе ниям X. (В качестве значений X используйте средние цифры
104 Глава 2
телефонных номеров из телефонной книги, если нет таблицы
случайных чисел.) |
Постройте график относительных частот Y |
в зависимости от Y, |
что даст распределение Y. Укажите положе |
ние выборочного среднего значения и проведите линии ординат,
отстоящие от него H a ± s y |
, ±2sY и ± 3 s r . Затем разбейте имеющиеся |
||||||
данные на 10 групп по 4 числа в каждой и найдите значение |
Y |
||||||
для каждой группы. Постройте график относительных частот |
Y. |
||||||
Используйте |
интервалы |
группировки, |
такие, как от 5 |
до |
5,5 |
||
и т. д.; на втором |
чертеже проведите |
линии, отстоящие |
от сред |
||||
него значения |
на |
àzSy/Уп, ±2sY/Yn |
и |
zt3sr /]A/z. |
|
|
|
2.45. Ниже приведена некоторая выборка электроламп по |
|||||||
срокам службы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Срок службы, ч |
Число ламп |
|
|
||
|
|
2000-2999 |
|
12 |
|
|
|
|
|
3000-3999 |
|
64 |
|
|
|
|
|
4000-4999 |
|
35 |
|
|
|
|
|
5000—5999 |
|
14 |
|
|
Вычислите выборочный средний срок службы для этой партии. 2.46. Определите выборочное среднее значение, дисперсию и стандартное отклонение для следующих экспериментальных
данных:
а) Фоновый счет перед регистрацией радиоактивного образца; каждое число отсчетов получено за 2 мин:
12, 15, 10, 18, 14.
б) Счет, зарегистрированный в присутствии радиоактивного образца; каждое число отсчетов получено за 2 мин:
95, 92, 103, 89, 88, 95, 90, 93, 89, 102.
2.47. С некоторой партией желудей было проведено восемь пар измерений с целью определения содержания в них волокна. Результаты этих измерений приведены ниже:
День анализа |
Дерево А, % |
Дерево В, % |
Разность, % |
1 |
37 |
37 |
0 |
2 |
35 |
38 |
3 |
3 |
43 |
36 |
—7 |
4 |
34 |
47 |
13 |
5 |
36 |
48 |
12 |
6 |
48 |
57 |
9 |
7 ~ |
33 |
28 |
—5 |
8 |
33 |
42 |
9 |
Сначала'проанализируйте эти данные как 16 не разбитых на пары измерений и найдите дисперсию выборки из 16 элементов. Затем учтите тот факт, что измерения проводились попарно, и снова вычислите выборочную дисперсию. Какая из дисперсий меньше?
Распределения |
вероятности и выборочная |
статистика |
105 |
2.48. Новым методом был получен фтор-органический |
твердый |
раствор, обладающий высокой эффективностью и малым разре
шающим временем |
и поэтому |
пригодный для |
использования |
в сцинтилляционных |
счетчиках |
для регистрации |
частиц. Хотя |
рецепт получения довольно прост, опыт показал, что успех являет ся не столько результатом выполнения правильных действий,,
сколько |
следствием |
того, что |
не |
совершаются |
|
ошибочные. |
|||
В табл. 3.2.48 приведены данные |
об относительной |
чувствитель |
|||||||
ности различных образцов. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.2.48 |
|||
|
Относитель |
|
|
|
Состав |
|
|
|
|
Кодовый |
Число |
|
|
|
|
|
|
||
ная чувстви |
Хі, |
|
|
|
Хз, |
г(стеарат |
|||
номер |
выборок |
г |
|
|
|||||
тельность |
Х2, г (TPBD) |
||||||||
|
|
(терфенил) |
|
цинка) |
|||||
53 |
29,4 |
2 |
207 |
25 |
|
|
8,3 |
||
54 |
26,9 |
3 |
212 |
25 |
|
|
7,9 |
||
55 |
26,3 |
5 |
220 |
25 |
|
|
7,2 |
||
57 |
21,2 |
2 |
210 |
25 |
|
|
8,0 |
||
59 |
26,3 |
2 |
205 |
25 |
|
|
7,7 |
||
60 |
23,1 |
3 |
213 |
25 |
|
|
8,2 |
||
61 |
26,8 |
3 |
200 |
25 |
|
|
7,8 |
||
63 |
25,4 |
2 |
217 |
25 |
|
|
7,8 |
а) |
Определите для каждой случайной величины X |
следующие |
||||||||||||||
характеристики: 1) выборочное среднее значение Xt, |
2) выбороч |
|||||||||||||||
ную |
дисперсию |
Xt, |
3) |
выборочное |
стандартное отклонение |
Xt. |
||||||||||
б) |
Найдите |
для |
переменной |
Z = Х^ + Xz |
+ Х3: |
1) |
саму |
|||||||||
величину Z, 2) оценку среднего значения Z, 3) оценку диспер |
||||||||||||||||
сии Z, 4) оценку стандартного |
отклонения |
Z. |
|
|
|
|
||||||||||
2.49. При Р = 0,99 |
найдите |
значения t для: |
|
|
|
|
||||||||||
а) |
симметричного |
интервала |
относительно |
t = |
0 |
(два |
хвоста |
|||||||||
распределения) ; |
|
|
|
|
|
|
от — о о до t. |
|
|
|
|
|||||
б) |
одностороннего |
интервала |
|
|
|
|
||||||||||
2.50. Чему |
равно: |
|
|
(ѵ — число |
|
|
|
|
|
|
||||||
а) |
P {t ^ |
3} |
для |
V = |
4 |
степеней |
свободы)? |
|
||||||||
б) |
і > { | ( | < 2 } для V = |
30? |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
в) |
P {t = |
5} |
для |
V = |
4? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г) |
P {t > |
6,2053} |
для |
V = |
2? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2.51. Чему |
равно |
t„ |
для |
ѵ = |
5 и |
Р { « ^ ^ } |
= |
0,10? |
|
|
||||||
2.52. При условии, |
что P {F > |
F^} = 0,05, |
вычислите F^ для |
|||||||||||||
распределения |
отношения |
дисперсий с v t = v 2 |
= 5 и для v t |
= 3r - |
-a ѵ 2 = 10.
2.53. |
Чему |
равна вероятность P {F ^ F*}, если |
= 7, |
Vi = 6 |
и ѵ 2 = |
5? |
|
106 |
Глава 2 |
2.54. Закон Дальтона для бинарной системы имеет вид
Y A — P T -
При давлении в 3 кгс/см2 выразите среднее значение и дисперсию случайной величины YА, молярной концентрации, через среднее значение и дисперсию случайной переменной РЛ, парциального давления. Давление рт не является случайной величиной.
2.55. Кривая насыщения (влажности) может быть рассчитана по соотношению
|
|
Я |
Pc |
|
|
|
|
|
s = n |
Р~» |
|
|
|
где Hs |
— молярная |
влажность |
при насыщении; Ps — давление |
|||
водяного пара; рт — полное давление, |
которое не является слу |
|||||
чайной |
величиной. |
|
|
|
|
|
Найдите среднее значение и дисперсию Hs |
по среднему |
значе |
||||
нию и |
дисперсии |
Ps. |
|
карты |
для пара) |
эквива |
2.56. Метод Кокса (изобарические |
лентен представлению давления пара некоторого вещества по следующей формуле:
In Р* = а—Y—AV
где а и Ъ — постоянные. Выразите среднее значение и дисперсию
Р* |
через среднее |
значение |
и дисперсию Т. Чему равны % {Р*} |
||
и |
Var {Р*}, если |
% {Т} = |
100 °С, |
Ѵаг {Т} = 1 (°С)2 , |
а = 9,80 |
и |
b = 2800 К? |
|
|
|
|
|
2.57. Найдите |
среднее |
значение |
(математическое |
ожидание) |
и дисперсию зависимой переменной по среднему значению и дис
персии |
независимых |
переменных для следующих |
выражений: |
||||||||
где |
а) к = к0 |
(1 + |
аТ), |
|
|
случайная величина, |
Т — |
||||
к — удельная |
теплопроводность, |
||||||||||
температура, случайная |
величина; |
|
|
|
|||||||
|
б) к = ай |
+ aj + а2Т2; |
|
|
|
|
|||||
|
в) |
к = ко ( %2^ь |
) (ш) |
' ; |
|
|
|
||||
|
г) |
q = |
UAAT, |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
А — площадь, |
равная |
некоторой |
постоянной, |
U ж AT — |
||||||
случайные |
величины. |
|
|
|
|
|
|||||
|
2.58. Полный поток газа в установку каталитического |
кре |
|||||||||
кинга, |
равный 650 |
м3 /мин, |
состоит |
из следующих |
компонент: |
Распределения |
вероятности |
и выборочная |
статистика |
107 |
|
ц, мз/мин |
Поток |
|
Дисперсия с2 |
|
|
100 |
Свежего газа |
|
250 |
|
|
350 |
Рециркулируемого |
газа |
500 |
|
|
170 |
Инертного |
газа |
уст- |
150 |
|
30 |
В анализирующее |
10 |
|
||
650 |
ройство |
|
|
|
|
|
|
|
|
Оценки дисперсии приведены |
в соответствующих единицах. |
||||
а) |
Вычислите стандартное |
отклонение |
для |
каждого |
потока. |
б) |
Найдите верхний и нижний пределы |
для |
каждого |
потока |
в м3 /мин, исходя из 95%-ных доверительных пределов для нор мальной величины (ц. db 1,96а).
в) Сложите все верхние пределы; сложите все нижние пре делы; сравните разницу в этих случаях с соответствующими пре
делами цх |
± 1,96о" для |
полного |
потока в 650 м3 /мин. Какой из |
|
расчетов |
дает лучшую |
оценку |
дисперсии |
потока? |
2.59. Такой же реактор, как |
в задаче 2.58, имеет отводной |
|||
поток (байпас), величина |
которого составляет |
10% от 650 м3 /мин. |
Стандартные отклонения потоков на входе и выходе составляли
5% от величин |
потоков, |
а величина отводного потока не замеря |
лась. Определите 95%-ные доверительные пределы (u. ± 1,96о") |
||
для > отводного |
потока |
в м3 /мин. См. схему. |
|
|
Отвод: 65яіг/лшн |
Вход: |
|
|
650лі3/мии |
|
Выход-- S8Sja3/JKUH |
|
|
|
2.60. В лаборатории |
измерялись перепады давления, как |
показано на приводимой схеме. Перепад давления в трубе был оценен в 0,1 кгс/см2 . Стандартные отклонения (вычисленные сту дентом) оказались равными: 5 мм рт. ст. в устье (на входном участке), 5 мм вод. ст. в вентиле, 0,0035 кгс/см2 в трубе. Оцените точность измерения полного (труба с входным участком и венти
лем) перепада давления. |
Будет ли ответ в процентах зависеть |
от используемой системы |
единиц? |
Устье |
Вентиль |
лр =270мм рт. ст. |
др =250мм рт. ст. |