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
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/б |
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 (х|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 |
\Я |
, 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 |
-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 .