Файл: Кориков А.М. Математические методы планирования эксперимента учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.06.2024

Просмотров: 157

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

-

m -

 

 

 

Таблица 8 . 1

при-]

 

и з м е р е н и я

бора

 

2

1

3

 

 

 

T

т т — I

3i%

j

tti>» ,

 

m.

! i m a

Среднее арифметическое из " u показаний

t -го прибора

7 i tifaW*-. » ( 8 Л )

Если систематические ошибки приборов не одинаковы, то,оче­

видно,

ш ДОЛИНЫ ояидать повышенного рассеивания выбороч­

ных средних

 

 

Обозначим через

Ц общее среднее арифметическое всех

т . « а

измерений

так,

что

 

.

т а

 

(8.2) Совокупность наблюденных значений «j . образует выбор­ ку объемом иг к, из генеральной совокупности *У , имеющей

такке нормальное распределение с математическим ожиданием пг^ и дисперсией б 2 , , причем очевидно, что вычисленное с

«

 

—19*4-

 

помощь» ( 8 . 2 ) значение

явдае'гся

оценкой

математическо­

го свидания т.., до данный внборкя.

 

 

С у щ н о с т ь дисперсионного

анализа

заключается в

разложении дисозрежа васлвденной частичной

совокупности

на составлявшда, порождаемые независимыми факторами. Каж­ дая из этих ссставляюзрх дает оценку дисперсии в генераль­ ной совокупности.

Для выполнения эднофакторного дисперсионного анализ? надо сумму квадратов отклонений от общего среднего ^ раз ­ ложить на составные части, одна ив которых соответствует источнику жзиенчивости, другая - влиянию случайных причин.

Нетрудно установить тождество

* - * J " ^

w r «

-

( 8 . 4 )

e-fi-4'

i«hfуйсfl-Eivl)£

W i j - i J -

u»»

j»l

*

Ho. M.


так как представляет сумму отклонении ь -й серии от сред­ ней этой же серии и поэтому

S =0.

Поэтому, приняв во внимание, что

мы можем соотношение ( 8 . 4 ) записать в виде тождества ( 8 . 3 ) или в сокращенном виде

Оо*0.А+0^.

(8 . 5)

эсь сумма

 

% к

 

Q 0 - i r ( у ц - ^ ) г

<8.«)

представляет сумму квадратов отклонений всех наблюденных значений от их общего среднего я называется "о б щ з й"

или " п о л н о й " суммой квадратов. Сумма

а * - ч Е (иг*)»

1-1

(8 . 7)

представляет собой взвешенную (о учетом числа замеров

в

каждой серии) сумму квадратов отклонений средних по груп­

пам (сериям)

,

Z j ^ y m

от

общего

среднего*^

н на­

зывается

с у м м о й

к в а д р а т о в

" м е ж д у

г р у п п а м и "

 

и л и

" р а с с е й

в^а н я в' н

п о

э л е м е н т а м "

ф а к т о р а

Ж , т . е . за счет

иссле­

дуемого

источника изменчивости,

который мы обозначили ин­

дексом J l .


Суша

 

v - t j * t V

(8 . 8 )

является суммой квадратов отклонений наблюденных значений

и., о» средних соответотвувщей группы (серии) и назыБаэт-

ся с у м н о й

i s

а д

р а т о в

" в н у т р и

т р у я п " ж »

"fe

е р

в'й*. В силу тождества (8 . 5 ) в

практических расчетах обычно вычисляются непосредственно только общая сумна u f t s сумме квадратов между группами Qj^. Суша же квадратов вчутрв групп получается вычитанием

в поэтому называется также " о с т а т о ч н о й

с у м ­

н о й к в а д р а * о в";

 

ТТрвшеттальво к напему нркмеру равенство (8 . 5 ) пока­

зывав!, что "o&sae* рассаиванкв показаний приборов, изме­ ряемое cywoft G 0 » сковывается из двух компонент Q i A и

йь , хагшсгорвзукцвх раесевваше между приборам, то есть

различие в их схетешткческкх ошибках ( & д ) , и рассеива­

ние "внутри* проборов* характеризующих одинаковую (по у с ­

ловии) для всех првборов вариацию под действием случайных

погрешностей,

 

 

_ Сумма квадратов

(З^я Q^,

деленные на ооотзетот-

вуиаие числа степеней свободы j0 =

т.п. - I , j - ^ - т. - I и

j K

т(к~ I ) , дадут три несмещенных оценки дисперсии

г

в генеральной совокупности *У :

 


 

191 —

"

(8.9)

ж.- 4 1

( « . 1 0 )

•»Я^Щ'

ten)

яг wane оцеаок ваэоваетов общей оценкой двснэр-

свя, вторая - оцеавой дюоерсаж между хздшыая ж третья -

- остаточной оценкой двсперсаи л я оценкой дисперсии вну­ три грувв*

Число степеней свободы проверяется путем сложения тем

же способом, mat ж сумма квадратов ( 8 * 5 ) , то есть

Выполнение дисперсвояного авализа заключается в срав­

нении оценки

дисперсии, вызванной изучаемым фактором

взненчивости А ,

ж остаточной оценка дисперсии

, вме-

зяаей место узе после того, как влияние фактора А, было устранено, т.е. обусловленной яокяочнтельно случайнами

погрешаостямж жамереаай. То есть,

составляется F -огне—

F - - & 4

'

 

 

s *

 

'

а,

 

 

 

:< числитель в атой формуле учитывает систештическве рас­ хождения между матештхческвш ожиданиями m„ , х имеет тенденцию расти при возрастании этих расхождений. Тем са- *мвм. и F имеет тенденцию расти и становиться тем больше,

 

- 1 9 5 -

 

чем больше отклонены

от преднолагазмого

равенства к а т с ш -

тических ожиданий m u

. Это обстоятельство учитывается пр-ч-

видом проверки нуль-гипотезы.

 

Боли нуль-гипотеза

И ) о разонстве

математических

ожидатгё

 

 

(в налем притлере сиотематичестаге ошибках приборов одинако­

вы) верна, то, очевидно, оценки дисперсии S ^ n

дочзэш

различать^! глзяду собо": лшь случайно. Пои этол

F -крцте-

ршг Фашет.>>1

 

покаяет с большой вероятностью тшь несущ?*стверние рзл-хаж- дения меаду указанными оценками.

Веля не F

-критерий

обнаружит

значимоо

расхождение

 

между

S \ и

, то это

будет

укатывать

на

недопустимость

нулевой гипотезы. В таком случае

мы имеем основание приз­

нать материал

неощюродкшд,

то

ость

приходуй к выводу,

 

что

источник изменчивости оказывает

 

влияние на средние значе­

ния случайных величин (у нас систематические погрешности

приборов не одинаковы).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р а к т и ч е с к и

 

однофакторный диеяерскопшь-

 

звадиз

выполняется Б следующей

последовательности'.

 

 

I .

Результаты1 испытаний

т^.

/ г д е

i

- но;„ер серии

(или

элемента фактора изменчивости Л ) ,

a j

-

номер

замера

в

с е ­

рии, заносятся в соответстуюцие

 

клетки

таблицы

8 . 1 . На

о с -


- 1 9 9 -

нсвашш этих данных с помощью формул (8 . 1) и (8 . 2) вычис­

ляются

средние

по строкам у ,

ь = 1 » 2 , . . , , ж., и общее

среднее

Ц .

 

 

2 . Производится вычисление

сумм квадратов & 0 ,

Q^c помощью удобных расчетных формул

_

<"**. я

. т . п .

.т.п.

Сет формулы получены из исходных с помощью следующего'

преобразования:

Еаметим, что с помощью замены переменных1'

 

*

г - л

(8.15)

где Щ

- блиЕайшее к общему среднему целое

значение, со­

отношения

(8.12) - (8.14) приобретают особенно простой вид,

так

как в

этом случае

^

_

х ^

Очевидно, что при переходе от

переменных t^j к перемен-

нш

у.* величины с у ш квадратов

Q Q , О^и О^не

изменятся.