- •Материалы для практического занятия.
- •Переводим шифр частот в числа, сумма которых должна быть равна объему данной выборки,
- •Если каждую варианту совокупности уменьшить или увеличить на одно и то же постоянное числоА, то дисперсия не изменится:
- •Параметрические показатели связи
- •Параметрические критерии
- •Кг живой массы тела. За время опыта животные дали следующие прибавки живой массы тела (табл. 35).
- •Приближенные оценки основных статистических показателей.
-
Кг живой массы тела. За время опыта животные дали следующие прибавки живой массы тела (табл. 35).
Таблица 35

Средние
арифметические привесов: в опыте
=
.
в контроле
Разница![]()
Чтобы установить, достоверна или
случайна эта разница, нужно определить
ошибку разности средних по формуле
(74):
![]()
Отсюда
По табл. V Приложений для 1%-ного уровня
значимости и числа степеней свободы 6
= 9 + 8—2=15 находим
Так
как
нулевая
гипотеза опровергается на высоком
уровне значимости (Р<0,01). Разница между
средними величинами опыта и контроля
оказалась в высшей степени достоверной.
Пример
2.
На двух группах лабораторных мышей —
опытной
и
контрольной
—
изучали воздействие на организм нового
препарата. После месячных испытаний
масса тела животных, выраженная в
граммах, варьировала следующим
образом:
![]()
Разница
между средними
Для
определения ошибки этой разности
предварительно рассчитаем девиаты:
![]()
и![]()
Отсюда ошибка разности средних выразится
величиной
и![]()
Критерий
Для k=9+11—2=18
и 5%-ного уровня значимости в табл. V
Приложений находим
Так
как
нулевая
гипотеза остается в силе.
НеопровержениеHо-гипотезы нельзя рассматривать как доказательство равенства между неизвестными параметрами совокупностей, из которых извлечены сравниваемые , выборки. В таких случаях вопрос о преимуществе одной статистической совокупности перед другой остается открытым. Ведь не исключено, что при повторных испытаниях H0-гипотеза может оказаться несостоятельной. Более того, и в тех случаях, когда Hо-гипотеза опровергается, не следует спешить с окончательным выводом.
Следует
заметить, что вышеизложенное применение
t-критерия
предполагает, что дисперсии сравниваемых
групп одинаковы:
Если это не так, то величину критерия
находят по формуле
![]()
а число степеней свободы — по следующим формулам:
а) при![]()
![]()
б) при![]()

Так,
при изучении влияния кобальта на массу
тела кроликов (см. пример 1) дисперсии
равны
и
(см.
табл. 35). Видно, что![]()
Следовательно,
величину критерия необходимо определять
с учетом неравенства дисперсий.
Предварительно найдем![]()
и
Величина
t-критерия
равна
Затем
определяем .
и![]()
В результате
Для
и
в
табл. V Приложений находим![]()
Так
как
то
H0-гипотеза
отвергается.
Правильное применение t-критерия предполагает нормальное распределение совокупностей, из которых извлечены сравниваемые выборки, и равенство генеральных дисперсий. Если эти условия не выполняются, то t-критерий применять не следует. В таких случаях более эффективными будут непараметрические критерии.
Оценка
средней разности между выборками с
попарно связанными вариантами.
Сравниваемые выборки нередко представляют
собой ряды попарно связанных вариант,
т. е. являются зависимыми
выборками.В
таких случаяхоценкой разности между
генеральными средствами![]()
будет
средняя
разность,
определяемая из суммы разностей
между попарно связанными вариантами
сравниваемых групп, т. е.
![]()
Оценкой
генеральной дисперсии
разности
средних![]()
будет
выборочная
дисперсия
![]()
В
формулах (77) и (78) п
— число парных наблюдений;![]()
величина
идентична
разности средних, т. е.
![]()
Ошибку
средней разности
обозначаемую
символом
определяют по формулам

или
![]()
Если
члены генеральной совокупности
распределяются нормально, то и
разности между нимибудут распределяться
нормально и случайная величина
будет
иметь
распределение Стьюдента с
степенями
свободы. Hо-гипотеза
сводится к предположению, что
Отсюда
/-критерий выразится в
виде
отношения средней разности к своей
ошибке, т. е.
Если
для
принятого уровня значимости и числа
степеней свободы k
= n—1,
то нулевая гипотеза должна быть
отвергнута.
Пример 3. На протяжении ряда лет в условиях Одесской опытной станции изучали влияние черного и апрельского пара на урожай ржи. Результаты опыта учитывали по массе 1000 зерен (табл. 36).
Таблица Зв

В
табл. 36 приведены выборки с попарно
связанными вариантами: несомненно,
что каждый год имел свои специфические
условия, которые одинаково влияли на
урожай ржи, посеянной как по черному,
так и по апрельскому пару. Поэтому
обрабатывать полученные данные нужно
с учетом тех условий, в которых проводили
эксперимент. Из табл. 36 видно, что урожай
ржи по апрельскому пару несколько выше,
чем по черному. Средняя разность
Определяем
ошибку этой разности:
![]()
Критерий
Для
и![]()
(см. табл. V Приложений). Так как
то
Н0-гипотезу
отвергают на высоком уровне значимости
Следовательно, с вероятностью
можно
утверждать, что
разница между сравниваемыми выборками статистически достоверна.
Пример 4. В результате семилетних исследований урожайности ячменя и овса в условиях нечерноземной зоны РСФСР были получены следующие данные (табл. 37).
Таблица 37

Разница
между средним урожаем ячменя и овса
составила 8,54—7,56 = 0,98 ц/га. Ошибка этой
разницы
=
Отсюда
Эта
величина не превышает критический
уровень
для
5%-ного уровня
значимости и числа степеней свободы k= (7—1)=6. Следовательно, нулевую гипотезу здесь отбросить нельзя.
Оценку
средней разности можно произвести по
доверительномуинтервалу, построенному
на основании полученной разности
и
ее ошибки
Если
нижняя граница доверительного интервала
окажется с положительным знаком, это
будет свидетельствовать о достоверности
разницы. Если же нижняя граница
доверительного интервала будет с
отрицательным знаком, это будет
служить указанием на случайный характер
наблюдаемой средней разности.
Так,
в примере
Нижняя
граница
95%-ного доверительного интервала
(0,52—0,24 = 0,28) оказалась с положительным
знаком, тогда как в примере 4
и
нижняя граница доверительного
интервала (0,98—1,04= —0,06) оказалась с
отрицательным знаком, что не дает
основания для отклонения нулевой
гипотезы.
Оценка
разности между долями.
Выборочная доля зависит от числа единиц
в выборке, имеющих учитываемый
признак, а общее число таких единиц в
генеральной совокупности определяет
генеральнуюдолю
Оценкой
разности между генеральными долями
служит
разность между выборочными долями
Отношение
этой разностик своей ошибке дает
случайную величину
котораяследует t-распределению
Стьюдента. H0-гипотезу,
или предположение о том, что
отвергают,
если
для
k
= п1
+ п2—2
и принятого уровня значимости
Ошибка
разности между долями, взятыми из
приблизительно равновеликих выборок
(когда численности групп различаются
не более чем на 25%), вычисляют по формуле
![]()
где
Если
доли выражены в процентах от общего
числа наблюдений, ошибку разности между
ними определяют по формуле
![]()
Сопоставляемые группы п1и п2 могут быть выражены абсолютными числами т1и m2. Ошибка наблюдаемой между ними разности определяется по следующей формуле:
![]()
но
так как![]()
![]()
![]()
![]()
то
формулу (81) можно представить и в таком
виде:
![]()
Когда
сравнивают доли из неравновеликих
выборок и при
ошибку
разности между ними определяют по
формуле
![]()
р
определяют как средневзвешенную из
и
долей, или же из абсолютных численностей
групп:
![]()
В
этих формулах n1
и n2
— численности групп, на которых определяют
доли
и
Если доли выражают в процентах от п,
то вместо
нужно брать![]()
Если
же неравновеликие группы выражены
абсолютными числами
и
ошибку
разности между ними определяют по
формуле
![]()
Тема № 7.Регрессионный анализ.
Цель– познакомиться с регрессионным анализом.
Краткое содержание.
График корреляционной зависимости по уравнению функции ỹx=f(x) или ẍy,=f(у). Условные средние. Регрессия как изменение функции в зависимости от изменений одного или нескольких аргументов. Уравнения регрессии, эмпирические и теоретически вычисленные ряды регрессии, их графики, линии регрессии, коэффициенты линейной и нелинейной регрессии. Задача регрессионного анализа - предвидеть возможные изменения одного признака Y на основании известных изменений другого X, связанного с первым корреляционно. Основная характеристика коэффициента регрессии. Расчет коэффициентов регрессии, составление уравнений регрессии. Работа в среде Ехсеl. Расчет коэффициентов регрессии, составление уравнений регрессии с помощью средств электронных таблиц и функций Ехсеl, а также при использовании пакета «Анализ данных».
Тема № 8.Дисперсионный анализ.
Цель– познакомиться с дисперсионным анализом.
Краткое содержание. Результативные признаки. Факторы как причины изменения величины результативного признака. Регулируемые или организованные факторы и нерегулируемые. Градации регулируемого фактора. Дисперсионный анализ - разложение общей изменчивости признака на составные части: вариацию, определяемую действием изучаемого конкретного фактора, и вариацию, вызываемую случайными факторами. Дисперсионный однофакторный комплекс - действие на признак одного регулируемого фактора. Дисперсионные комплексы равномерные, пропорциональные (ортогональные) и неравномерные (неортогональные). Группировка совокупности по признаку-фактору. Выявление степени влияния признака-фактора на признак-результат по расчету нескольких видов дисперсий: общей, межгрупповой и внутригрупповой. Правило сложения дисперсий. Отношение межгрупповой дисперсии (факториальной дисперсии) к внутригрупповой, или остаточной, дисперсии - критерий оценки влияния, регулируемых в опыте факторов на результативный признак. Двух-, трех-и многофакторный анализ - действие на признак двух, трех или большего числа регулируемых факторов. Общие схемы дисперсионного анализа двухфакторных ортогональных комплексов. Анализ двухфакторных комплексов - действие каждого фактора в отдельности и их совместное действие на результативный признак. Неортогональные комплексы. Работа в среде Ехсеl. Анализ однофакторных и двухфакторных комплексов - действие каждого фактора в отдельности и их совместное действие на результативный признак с помощью средств электронных таблиц и функций Ехсеl, а также при использовании пакета «Анализ данных». Расчет силы влияния факторов.
Тема № 9.Вопросы планирования исследования
Цель– изучить вопросы планирования исследования.
Задачи. Приближенные оценки основных статистических показателей. Определение необходимого объема выборки.
Краткое содержание. Классические работы Р. Фишера открыли новую страницу в истории биометрии: они показали, что планирование экспериментов и обработка их результатов — это две тесно связанные между собой задачи статистического анализа. Это открытие легло в основу разработки теории планирования экспериментов, которая в настоящее время находит применение не только при проведении сельскохозяйственных опытов, на базе которых она возникла, но и в различных областях биологии, медицины, антропологии, в сфере других научно-практических дисциплин, включая и социально-экономические исследования.
Планирование экспериментов, как уже отмечалось в предисловии к этой книге, стало самостоятельным разделом биометрии, которому посвящена огромная литература. В начальном курсе биометрии невозможно осветить все аспекты теории экспериментов. Здесь будут рассмотрены лишь некоторые общие положения, относящиеся к этой сложной и многогранной проблеме.
Термин «эксперимент» (от лат. experimentum — опыт) означает искусственно организуемый комплекс условий, в которых испытывают воздействие того или иного фактора или одновременно нескольких факторов на результативный признак. В земледелии это полевые опыты; в животноводстве — опыты по кормлению животных, по уходу за ними; в педагогике — опыты по проверке новых методов обучения и воспитания учащихся; в фармакологии — испытание эффективности новых лечебных препаратов; в медицине— проверка разных способов лечения больных и т. д.
Исследовательская работа не только сводится к экспериментам; ее проводят и вне их на основе непосредственных наблюдений. Так что выражение «планирование исследований» оказывается более емким, а следовательно, и более подходящим, чем введенный Р. Фишером (1930) термин «планирование экспериментов». Конечно, и термин «эксперимент» можно применять в более широком смысле, понимая под ним любые испытания, проводимые исследователем в отношении изучаемого объекта. При всем разнообразии методов исследовательской работы задача планирования сводится к тому, чтобы при возможно минимальных объемах наблюдений получать достаточно полную информацию об изучаемых объектах.
С варьированием результатов наблюдений связана повторность вариантов опыта, позволяющая повысить точность оценок генеральных параметров, надежность выводов, которые делает исследователь на основании выборочных.показателей. Под повторностью в полевом опыте понимают число одноименных делянок для каждого варианта опыта. В лабораторных условиях повторность может выражаться числом одинаковых проб серий одновременных испытаний, измерений и т. п. повторений одного и того же варианта опыта. Очевидно, чем шире диапазон варьирования признака, тем больше должна быть и повторность опыта, и, наоборот, при слабом варьировании учитываемого признака число вариантов опыта, т. е. их повторность, уменьшается. В такой же зависимости от размаха варьирования признаков находится и организация планирования минимально допустимого числа испытаний.
