Файл: Гришин В.К. Статистические методы анализа результатов измерений учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.07.2024
Просмотров: 119
Скачиваний: 0
- п о -
где ^ » л. - / .
Иногда в серии наблюдений имеется несколько сомнитель
ных точек. Тогда их анализ проводится путем последователь
ного отбора.
Сначала оотавляют наименьший из "подозрительных" выб
росов и рассматривают усеченную выборку, в которую включа ются точки, не вызывающие сомнения, и наименьшее из резких
отклонений.
Если проверка,базирующаяся на этой ограниченной ииоо|>-
ке,позволяет забраковать сомнительный результат,то, «отестион-
но, отбраоываютоя и другие большие отклонения. Напротив,в случав благоприятного исхода, анализ продолжается; в вы
борку включается следующий по величине, выброс, и т . д .
З А Д А Ч А
При измерении температуры плазмы дугового разряда получены значения: (1,0; 1,2; 1,4; 1,0; 0,8; 2,3 ) • Ю3 К. Можно ли отбросить последний результат как ошибочный?
|
|
|
ГЛАВА ІУ |
|
|
|
|
|
|
|
РЕГРЕССИОННЫЙ АНАЛИЗ |
|
|
|
|
||
|
§ 19. |
Стохастическая |
зависимость • |
|
|
|
||
|
До сих |
пор мы рассматривали задачи, |
прототипом которых |
|||||
являлись эксперименты, проводимые при неизменных условиях |
|
|||||||
наблюдения. Однако существует |
также более широкий класс |
ис |
||||||
следований, |
в которых изучаемое |
явление |
наблюдается при |
раз |
||||
личных внешних |
условиях. |
|
|
|
|
|
||
|
В общих чертах такой эксперимент можно рассматривать |
|||||||
как |
попытку |
установления |
зависимости некоторой |
величины |
у |
|||
от |
независимой |
переменной |
X . |
|
|
|
|
|
|
Нетрудно |
видеть, что |
здесь |
мы встречаемся |
о новым типом |
зависимости, которую нельзя интерпретировать как функциональ ную зависимость.
Действительно, для каждой оовокупнооти опытных условий
неизбежно |
следует |
ожидать |
рассеяния результатов измерений. |
||||||
Поэтому, |
переходя |
от |
одной |
|
"точки" независимой |
переменной |
|||
|
к другой, |
мы будем |
наблюдать не |
строго |
детермкнизо- |
||||
ванные |
значения исследуемой |
величины |
у |
, а лишь набор |
|||||
данных, |
в той или иной степени |
характеризующих генеральные |
|||||||
совокупности значений |
у |
|
, |
соответствующих конкретным |
условиям опыта. Но, хонечно, параметры генеральных совокупностей могут изменяться в зависимости от условий наблюдение, как показано, например,на рио. 13.
У»:
У,пЛ
Рио. 13. Уоловия опыта Х,,Х„ . . . , X результаты наблюдений ул> у ,
Такая зависимость, при которой изменение одной перемен ной меняет распределение другой, нооит название стохастиче ской зависимости.
Изучение стохастической зависимости затрагивает весьма обширный круг проблем. Заметны, например, что не всегда сто хастическая зависимость четко указывает на первопричинную связь. Поучительным примером в этом отношении являются опыты
- из -
Беккереля, который обнаружил, что интенсивность рентгеновских лучей теи выше, чей ярче люминесцентное свечение катодной трубки, испускающей эти лучи. Это послужило основанием для
ошибочного предположения, что люминесцентное свечение явля
ется причиной рентгеновского излучения.
Проблема усложняется вдвойне, еолн значения независи мого аргумента определяются не точно, а о некоторой неопре деленностью, т . е . независимый аргумент также является случай
ной величиной.
Мы ограничимся рассмотрением наиболее важного аспекта
анализа стохастической зависимости: установлением функцио
нальной зависимости между |
средним значением генеральных с о |
||
вокупностей |
^ X t ^ |
" а Р г У м е н * ° и |
x t . |
§ 20. Регрессионный анализ. Метод наименьших .
квадратов
Кривая |
г) = у(Х) |
носит название кривой регрессии. |
Различают теоретическую линию регрвсоии, подразумевая под таковой истинную функциональную зависимость, существующую в
природе, и эмпирическую линию регрессии, инея в виду соотно
шение, устанавливаемое с помощью конкретного опытного мате
риала. Последнюю |
мы будем обозначать как |
р |
« |
ф(х)- |
Проведение |
кривых через экспериментальные |
точки и их |
||
уравновешивание |
относятоя к так называемому |
регрессионному |
||
анализу. Такой анализ мы будем развивать, |
опираясь на прин |
|||
цип максимального правдоподобия. |
|
|
|
- т -
Итак, предположим, что в результате серии иеэаиисимых
|
|
п. |
|
|
|
|
|
|
измерений |
получено |
£21- |
эмпиричеоких |
точек |
, |
|||
соответствующих |
п. '"'значениям |
независимой переменной |
Х; |
|||||
( і S ї ї |
N. ) , причем результаты |
у.^ |
при / |
s X «; |
%i |
|||
относятся к каждой из точек |
X f • |
|
|
|
|
|
||
Мы будем подразумевать, |
что |
общий характер |
гено)>альноИ |
совокупности результатов известен, т . е . известно Функциональ
ное выражение для вероятности наблюдения |
измеряемых значе |
||||
ний, |
которое мы будем обозначать |
кок |
|
|
|
|
Р(У*)*Р(УІАІ |
?і |
і * J • |
|
(20.1) |
|
Неизвестными остаются |
лишь |
параметры |
этих |
распределений, |
определение которых и составляет один из |
этапов |
регрессион |
|||
ного |
анализа. |
|
|
|
|
Вообще говоря, априорное знание вида распределения ге
неральных совокупностей значений во многом предопределяет
характер |
проведения |
измерений. |
Дело в том, что помимо знания |
средних |
значений у. |
= y(*L) |
крайне желательно такие |
иметь представление о достоверности (точности) их определе ния. Только таким образом, оценивая достоверность вклада от дельных точек, мы и можем с наибольшим правдоподобием пост роить итоговую кривую регрессии.
Достоверность определения у.ш^(\.) мы можем оценить,
располагая значением генеральной дисперсии. Для пуассоновского процесса дисперсия совпадает со значением генерального среднего. Поэтому определение среднего уже позволяет оценить достоверность измерений. Напротив, для нормального распреде-
линия дисперсия находитоя с помощью специальных |
оценок, от |
личных ит используемых для вычисления генерального |
|
среднего. Следовательно, измерения величин с пуассоновским |
|
и нормальным распределениями носят различный характер. |
|
Поясним сказанное на следующем примере. Допустим, что |
|
мы наблюдаем угловое рассеяние частиц на мииени. |
Измерения |
для некоторого фиксированного угла мы можем проводить непре рывно в течение всего выделенного времени 4. , поскольку
есть все основания ожидать, что процесс рассеяния является
иуиссоновскиы. |
Коли в течение |
этого времени |
£.j |
прибор |
|
отметил |
Л/. |
частиц, то, |
используя это число, мы можем |
||
определить интенсивность рассеяния и его дисперсию. |
|
||||
Однако, если появились сомнения, что характер распреде |
|||||
ления в силу каких-то причин |
не является уже |
пуассоновоким, |
|||
то ми р'КіОии'івн полное время |
tL наблюдения на ряд |
интерва |
|||
лов |
|
и производим |
П в |
независимых из |
мерений, на основании которых и оцениваем среднюю интенсив ность рассеяния и его дисперсию.
Располагая |
совокупностью |
эмпирических точек, |
составляем |
|||||
функцию правдоподобия |
|
|
|
|
|
|
||
L |
=< |
P f y d і ? * * * * ) - |
- |
( 2 0 . 2 ) |
||||
|
< #i * It |
|
|
|
|
|
|
|
Оптимизируя |
функцию |
L |
по |
. р . |
, б1 . , |
получаем |
||
для каждого из |
параметров |
|
п, |
уравнений, |
о помощью |
|||
к о т о р и х иокно наИти оценки значений этих параметров. Од |
||||||||
нако, если нас |
интересует |
установление |
функциональных со от- |