Раздел 10. Двумерные случайные величины. Зависимость случайных величин
- Закон распределения двумерной дискретной случайной величины (X, Y) задан таблицей
| Y = -1 | Y = 0 | Y = 1 | |
| X = 2 | 0,15 | 0,5 | 0,1 | 
| X = 3 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 
1. Найти законы распределения случайных величин X и Y.
2. Являются ли случайные величины X и Y независимыми?
3. Найти математические ожидания дисперсии и среднеквадратичные отклонения случайных величин X и Y.
4. Найти условные распределения Y | X = 2, Y | X = 3, X | Y = -1, X | Y = 0, X | Y = 1.
5. Найти условные математические ожидания M(Y | X = 2), M(Y | X = 3), M(X | Y= -1),
M(X | Y = 0), M(X | Y = 1).
6. Построить по точкам линии регрессии  и
 и  .
 .
7. Найти условные дисперсии D(Y | X=2), D(Y | X=3), D(X | Y = -1), D(X | Y = 0), D(X | Y = 1).
8. Построить по точкам скедастические линии D(Y | X = x) и D(X | Y = y).
9. Найти коэффициент корреляции случайных величин X и Y.
10. Найти корреляционные отношения случайных величин X и Y.
- Закон распределения двумерной случайной величины (X, Y) задан таблицей
| Y = 2 | Y = 3 | Y = 4 | Y = 5 | |
| X = 2 | 1/8 | 1/8 | ||
| X = 3 | 1/16 | 1/16 | 1/16 | |
| X = 4 | 1/16 | 1/8 | 1/8 | |
| X = 5 | 3/16 | 1/16 | 
1. Найти законы распределения случайных величин X и Y.
2. Являются ли случайные величины X и Y независимыми?
3. Найти математические ожидания дисперсии и среднеквадратичные отклонения случайных величин X и Y.
4. Найти условные распределения Y | X = 2, Y | X = 3, Y | X = 4, Y | X = 5.
5. Найти условные математические ожидания M(Y | X = 2), M(X | Y =3), M(Y | X = 4),
M(Y | X = 5).
6. Построить по точкам линию регрессии  .
 .
7. Найти условные дисперсии D(Y | X=2), D(Y | X=3), D(Y | X=4), D(Y | X=5).
8. Построить по точкам скедастическую линию D(Y | X=x) .
9. Найти коэффициент корреляции случайных величин X и Y.
10. Найти корреляционное отношение 
- При измерении веса (случайная величина Х) и роста (случайная величина Y) у 5 человек получены следующие данные:
| X | |||||
| Y | 
Составить таблицу распределения двумерной случайной величины ( X, Y) и найти коэффициент корреляции случайных величин X и Y.
4. Доказать, что для независимых дискретных случайных величин X и Y 
Раздел 11. Предварительная обработка выборки. Эмпирическая функция рапределения. Точечные оценки числовых характеристик генеральной совокупности.
1.Из генеральной совокупности Х извлечена выборка объёма n = 10:
6, 3, 3, 4, 6, 1, 4, 3, 1, 6.
1. Записать вариационный ряд выборки. Найти размах выборки.
2. Составить таблицу эмпирического (выборочного) распределения  .
 .
3. Найти статистические ряды частот и относительных частот выборки. Оценить вероятности Р(Х = 3), Р(Х = 4), Р(Х = 5).
4. Построить гистограммы частот и относительных частот выборки. Сформулировать гипотезу о типе распределения генеральной совокупности.
5. Найти эмпирическую функцию распределения. Оценить вероятности  .
 .
6. Найти точечные оценки числовых характеристик генеральной совокупности.
2.Размах выборки оказался равным 0. Какое предположение о генеральной совокупности наиболее естественно?
3.Тестирование знаний 30 студентов дало следующий результат:
1 балл получил 1 студент,
2 балла получили 5 студентов
3 балла - 10 студентов
4 балла - 9 студентов
5 баллов - 3 студента
6 баллов - 2 студента.
Считаем результат этого теста случайной выборкой из генеральной совокупности – уровня знаний студентов всего курса.
- Найти статистические ряды частот и относительных частот выборки. Оценить вероятности Р(Х = 3), Р(Х = 5).
- Построить гистограммы частот и относительных частот выборки. Сформулировать гипотезу о типе распределения генеральной совокупности.
- Найти эмпирическую функцию распределения. Оценить вероятности  . .
- Найти точечные оценки числовых характеристик генеральной совокупности.
- При апробации некоторого теста было изменено время решения одной контрольной задачи каждым из 50 тестируемых. Получены следующие результаты измерений (в сек.):
67 65 39 48 43 54 60 42 50 59
59 54 57 14 49 48 46 47 68 52
61 30 58 32 42 58 49 77 28 47
45 44 30 55 40 41 72 47 61 35
42 33 45 51 21 41 53 60 38 60 .
1. Найти группированные статистические ряды частот и относительных частот выборки при её группировке в 7 интервалов (размах выборки равен 63).
2. Построить гистограмму частот группированной выборки. Сформулировать гипотезу о типе распределения генеральной совокупности.
3. Найти точечные оценки числовых характеристик генеральной совокупности.
- Построить полигоны частот и относительных частот выборки, представленной статистическим рядом
|   | |||||
|   | 
Найти выборочное среднее и несмещённую оценку дисперсии.
- Найти эмпирическую функцию распределения по выборке, представленной статистическим рядом
1)
|   | |||
|   | 
2)
|   | |||
|   | 
- Контроль качества производства некоторых изделий проводился по большому числу выборок объёма 3 изделия. Результат контроля сведён в статистический ряд относительных частот
|   | ||||
|   | 0,4 | 0,45 | 0,1 | 0,05 | 
где  - среднее число бракованных изделий в выборке. Оценить процент брака, допускаемого при производстве этих изделий. (Данные в задаче смоделированы на партии из 25 изделий с 6 бракованными, брак 24%.)
 - среднее число бракованных изделий в выборке. Оценить процент брака, допускаемого при производстве этих изделий. (Данные в задаче смоделированы на партии из 25 изделий с 6 бракованными, брак 24%.)
- Генеральная совокупность объёмом N = 10000 со случайной величиной X , принимающей целочисленные значения от -N до N , моделируется с помощью последовательности из N опытов следующим образом. Значения  , которое случайная величина X принимает в i-ом опыте, является абсциссой так называемой «блуждающей (по оси Ox ) точки.» Перед первым опытом «блуждающая точка» находится в точке 0 на оси Ох. , которое случайная величина X принимает в i-ом опыте, является абсциссой так называемой «блуждающей (по оси Ox ) точки.» Перед первым опытом «блуждающая точка» находится в точке 0 на оси Ох.
Первый опыт. Производится одно бросание монеты. При выпадении герба «блуждающая точка» смещается по оси Ох на 1 единицу вправо, т.е.  , а при выпадении цифры «блуждающая точка» смещается по оси Ох на 1 единицу влево, т.е.
 , а при выпадении цифры «блуждающая точка» смещается по оси Ох на 1 единицу влево, т.е. 
Второй опыт. Производится одно бросание монеты. При выпадении герба «блуждающая точка» смещается в точку  , а при выпадении цифры – в точку
 , а при выпадении цифры – в точку  . Таким образом,
 . Таким образом,  принимает одно из значений -2, 0, 2.
 принимает одно из значений -2, 0, 2.
i-ый опыт. Производится одно бросание монеты.  , если выпал герб, или
 , если выпал герб, или  , если выпала цифра.
 , если выпала цифра.
Таким образом проводится серия из N опытов, в результате которой формируется генеральная совокупность X.
Требуется:
1. Смоделировать описанной выше серией из 50 опытов выборку объёмом n = 50 из генеральной совокупности X.
2. Построить статистический ряд частот и гистограмму выборки.
3. Сформулировать гипотезу о типе распределения генеральной совокупности.
4. Вычислить выборочное среднее.
Раздел 12. Доверительный интервал
1.Сделано 4 измерения расстояния от орудия до цели дальномером с точностью σ = 40м. Среднее выборочное этих 4 измерений равно 2000 м. Найти доверительный интервал для оценки истинного расстояния до цели при доверительной вероятности 0,95. Установить, сколько надо измерений, чтобы с той же вероятностью 0,95 точность оценки расстояния до цели составила 10м.
2.При исследовании содержания чистого серебра в 10 монетах «рубль», чеканившихся в Росcии с 1730 г по 1761 г, получена средняя величина 20,75г. Оценить истинное значение содержания серебра в монете «рубль» этого периода при уровне значимости 0,1, если среднеквадратичная погрешность применённого для анализа метода составляла 0,1г.
3.Для данных из условия задачи №4 из раздела 11 найти доверительный интервал для выборочного среднего при уровне значимости 0,2. Среднеквадратичное отклонение в генеральной совокупности считать равным 13с.
4.При тестировании общего интеллекта у 25 человек получен средний балл 45. Считая, что общий интеллект имеет нормальное распределение со среднеквадратичным отклонением 16 баллов, найти доверительную вероятность, при которой этот средний балл получен с точностью до 3 баллов, 5 баллов, 8 баллов.
5.Игровой автомат должен обеспечивать в среднем один выигрыш в ста играх. При его проверке в 400 играх было 5 выигрышей. Найти доверительный интервал для неизвестной вероятности выигрыша при доверительной вероятности 0,95.
Указание. При большом объёме выборки n границы доверительного интервала  находятся по приближённым формулам
 находятся по приближённым формулам
 , где ν – точечная оценка параметра p по выборке,
 , где ν – точечная оценка параметра p по выборке,  - квантиль нормального распределения N(0, 1).
 - квантиль нормального распределения N(0, 1).
Раздел 13. Проверка статистических гипотез
- Для исследования возможности телепатии в НИИ психологии проведён опыт. В одной комнате сидел экспериментатор, который по сигналу брал один из лежавших перед ним картонных прямоугольников: чёрный, белый и полосатый. Сидящий во второй комнате второй экспериментатор по тому же сигналу выбирал один из таких же прямоугольников. Очевидно, что вероятность случайного совпадения выбранных прямоугольников равна  . Произведя 100 наблюдений, экспериментаторы получили 39 совпадений выбранных прямоугольников. Проверить по правостороннему биномиальному критерию гипотезу . Произведя 100 наблюдений, экспериментаторы получили 39 совпадений выбранных прямоугольников. Проверить по правостороннему биномиальному критерию гипотезу о том, что в данном опыте телепатия не проявилась, при значениях уровня значимости α = 0,05 и α = 0,15. о том, что в данном опыте телепатия не проявилась, при значениях уровня значимости α = 0,05 и α = 0,15.
- Проведено 600 случайных бросаний игральной кости, при которых «6» выпало 75 раз.
а) По двухстороннему биномиальному критерию при уровне значимости α = 0,05 проверить гипотезу  о симметричности и однородности этой кости.
 о симметричности и однородности этой кости.
б) По левостороннему биномиальному критерию при уровне значимости α = 0,01 проверить гипотезу  о том, что вероятность выпадения «6» у данной кости равна 1/6.
 о том, что вероятность выпадения «6» у данной кости равна 1/6.
- При 4040 бросаниях монеты Бюффон получил 2048 выпадений «герба». По правостороннему биномиальному критерию при уровне значимости α = 0,1 проверить гипотезу  о том, что монета была правильной, то есть, что вероятность выпадения «герба» для неё равна ½. о том, что монета была правильной, то есть, что вероятность выпадения «герба» для неё равна ½.
- На факультете проведено выборочное тестирование 60 студентов. Результаты тестирования: оценку 4 получили 23 студента, 3 - 22 студента. Проверить по хи-квадрат критерию гипотезу  о том, что уровень подготовки студентов распределён равномерно по этим градациям. Взять уровень значимости α = 0,1. о том, что уровень подготовки студентов распределён равномерно по этим градациям. Взять уровень значимости α = 0,1.
- Метод генерирования случайных чисел был применён 250 раз и дал следующий результат
| Цифра | ||||||||||
| Частота появления | 
Проверить для уровня значимости 0,1, что метод даёт случайные числа, то есть распределение цифр равномерное.
- Датчик микрометеоритов, установленный на борту космической станции, за 12 часов наблюдения дал следующие данные о количестве микрометеоритов, попавших в станцию
| №.ч. | ||||||||||||
| К.м. | 
Можно ли считать поток микрометеоритов равномерным за время наблюдения? Уровень значимости взять равным 0,05.
- Проверить при уровне значимости 0,1, что данная выборка получена из нормально распределённой генеральной совокупности
| Гр. интерв. | 3 - 4 | 4 - 5 | 5 - 6 | 6 - 7 | 7 - 8 | 
| Частота | 
.
- По выборке, представленной статистическим рядом, проверить гипотезу о нормальном распределении генеральной совокупности для значений уровня значимости 0,05 и 0,01.
| Гр.инт. | 3,0 - 3,6 | 3,6 – 4,2 | 4,2 – 4,8 | 4,8 – 5,4 | 5,4 – 6,0 | 6,0 – 6,6 | 6,6 – 7,2 | 
| Частота | 
Указание. В расчёте объединить интервалы 1 и 2, 6 и 7.
- По выборке из задачи 4 раздела 11 проверить гипотезу о нормальном распределении генеральной совокупности при уровне значимости 0,05.
- Проверить, одинаковый ли уровень подготовки показали на экзамене две группы студентов. Взять уровень значимости 0,1.
а)
| Оценка | ||||
| Частота в гр.1 | ||||
| Частота в гр.2 | 
б)
| Оценка | ||||
| Частота в гр. 1 | ||||
| Частота в гр. 2 | 
- В таблицу сопряжённости сведены оценки по математике, полученные студентами на экзамене, и средние оценки этих же студентов за текущую работу в семестре. Зависимы ли эти оценки?
Оценки на экзамене
Оценки за семестр 
Взять уровень значимости 0,01.
- Зависит ли результат опыта (0 или 1) от использованного катализатора? Проверить для уровня значимости 0,1.
- При тестировании двух групп получены следующие оценки:
Группа 1 33, 19, 34, 25, 24;
Группа 2 32, 24, 28, 16.
Считая, что оценки по данному тесту имеют нормальное распределение, проверить гипотезу о равенстве средних оценок в этих группах. Взять уровень значимости 0,1.
- Приведены оценки студентов данной группы по двум контрольным работам (КР).
КР1: 4 2 2 2 2 5 4 2 2 2 2 2 5 4 2 2
КР2: 5 4 4 2 2 5 4 2 2 3 4 2 5 4 3 4
Проверить при уровне значимости 0,01, улучшилась ли подготовка студентов ко второй контрольной работе.
Ответы