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: 118

Скачиваний: 0

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

ношений, например

n = tjf(X)

,

то целесообразно

избрать

иной путь. Мы постулируем,

исходя

из каких-то

теоретических

или практических соображений, что зависимость

 

у=у(Х)

опи­

сывается,по крайней мере,в пределах коридора

X, <

X 4

У-п

кривой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(20.3)

т параметров которой, называемых коэффициентами регрессии,

мы определим с помощью оптимизации

функции правдоподобия.

 

В дальнейшем,

за исключением

особых случаев, мы будем

считать, что распределение

величин

у . д

близко

к нормаль­

ному. Помимо соображений,

высказанных

при обсуждении централь­

ной

предельной теоремы (§ 2),

мы учтем

также

то

обстоятельст­

во,

что, как доказывается

в теории

информации,

нормальное

распределение содержит минимум информации по сравнению

с лю­

бым распределением

с той же дисперсией. Поэтому

замена

неко­

торого распределения на эквивалентное нормальное не может

привести к переоценке точности наблюдений.

 

 

 

 

 

Таким образом,

записываем

 

 

 

 

 

 

 

где /?. <=

и Є*-

генеральные среднее и дисперсия

в каждой из точек.

 

 

 

При исследовании зависимости типа (20.3)

мы будем опе­

рировать с первой

из. сумм в

(20.'і), содержащей

квадраты от-


клонений

эмпирических значений от средних. Потребовав для

установления наиболее

правдоподобного

описания

ушу(х)

максимума

функции

, мы приходим к выводу,

что такое

описание

вытекает из

решения уравнения

 

 

м ' Г . П ^ ^ Ї = т і г

і -

( 2 о - 5 )

Следовательно, принцип максимального правдоподобия приводит к методу наименьших квадратов.

Введем эмпирические средние групп наблюдения для каждой из точек Х- •'

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(20.6)

 

 

 

 

 

 

A*=V

 

 

 

 

 

которые,

как известно

(

у

совпадают

с выборочными средни­

ми),

являются несмещенными

оценками

генеральных средних ^ .

 

Представляя

( ^

-

у.)

» (у^-

у.)

* (у.

- ?

. )

, мы

разбиваем

 

сумму

М

 

на две

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7)

 

 

 

 

1 sC< п.

 

 

 

 

 

 

где

Є

=

б £ / п р е д с т а в л я е т

днсперсив

эмпирического

 

Зі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

среднего

^. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сумма

М,

включает

рассеяние наблюдения

относитель­

но эмпирических

средних

и не зависит

ох вида

кривой

J?»p(XJ«

Напротив,

 

Мг

представляет хинь сумму квадратов отклоне­

ний

эмпирических

средних от

этой кривой.

 

 

 

 


В этой сумме величины і

играют роль статисти­

ці.

чвских весов. Действительно, достоверность вклада отдель­ ных эмпирических точек тем выше, чем меньшей дисперсией они обладают. Поэтому для удобства описания целесообразно ввести нормированные статистические веса, определив послед,- ыие как

Ч = п

* — •

- (20.8)

Умножив все квадратичные формы (20.7) на постоянно* «мело Є* ,где в соответствии с (20.8)

б'

(20.9)

записываем

Нетрудно видеть, что такое

преобразование

никоим образом

не влияет на окончательные результаты.

 

Величины статистических весов вычисляются по теоретиче-

ским значениям дисперсий

С

. Однако

л практических

расчетах обычно используют их эмпирические оценки, при необ­ ходимости уточняя эти оценки в следующих приближениях.

§ 21. Оценка линии регрессии

Предположим, что кривая регрессии может быть представле-

на как

 

 

 

 

т-1

 

 

 

 

 

 

 

 

?1Х)-1*кЬкМ

 

>

.

( 2 I . I )

 

 

 

 

Km О

 

 

 

 

 

где

BJx),.. . , &к |система

базисных функций, выбираемых на

основании

тех или иных предпосылок. В частности, кривая

 

г> = у(Х)

может

быть разложена

по системе полиномов. Тог­

да

число

т

- {

будет совпадать с максимальной степенью

X

, присутствующей в описании

=

ffx)'

 

 

 

Заметим,

что

вид аргумента,также

как и функции

у

,

выбирается

подчас

из соображения

практического удобства или

в силу УСТАНОВИВШИХСЯ традиций. Так, если известно,

что раз­

ложение ведется по косинусам угла

, полагают

 

 

X = Cos \?

или

X = (1-CosV)/2

. Аналогично поступают

с

функцией

у

. Например,

при изучении констант радиоактив­

ного распада

целесообразно

оперировать

о логарифмами

интен-

сивностей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вообще говоря, выбор (21,1) может противоречить исходно­

му предположению о нормальном раопределении наблюдаемых

 

величин. Для приближенных оценок

можно

пойти, на такой компро­

мисс, учитывая, что небольшое отклонение от нормального га-

кона не повлечет за собой больших неточноотей. Однако".там,

где можно провести точный расчет, не следует избегать этой

возможности, стараясь придать функции правдоподобия наибо­ лее корректный вид.

Заменяя в (21.I) коэффициенты регрессии их оценками & к , имеем



 

 

 

 

 

 

 

 

 

(21.2)

 

 

і - *

 

 

 

 

 

 

Откуда, требуя,

чтобы сумма

 

 

при этих

оценках

дости­

гала

минимума,

получаем уравнение

для их определения:

 

дії

,

 

 

 

 

 

 

 

 

ИЛИ

 

 

т-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У. .

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(21.5)

 

Решение системы линейных уравнений (21.5) можно

найти,

например, методом

построения матрицы SK,

,

обратной SKK,

т . е . удовлетворяющей равенству

 

 

 

 

 

 

 

т.-і

 

 

/

при

к =

к"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н '

 

 

 

 

 

і

Л

при К*

C2I.6)

KmQ

 

 

[

0

К'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

оценки

о<

вычисляются как

 

 

 

 

гл-т

5 - - L я ; ' v .