Методы расчета сводных характеристик

ВЫБОРКИ

§ 1. Условные варианты

Предположим, что варианты выборки расположены в возрастающем порядке, т. е. в виде вариационного ряда.

Равноотстоящими называют варианты, которые образуют арифметическую прогрессию с разностью h.

Условными называют варианты, определяемые равенством

u_i= (x_i-C) /h,

где С —ложный нуль (новое начало отсчета); h — шаг, т. е. разность между любыми двумя соседними первоначальными вариантами (новая единица масштаба).

Упрощенные методы расчета сводных характеристик выборки основаны на замене первоначальных вариант условными.

Покажем, что если вариационный ряд состоит из равноотстоящих вариант с шагом h, то условные варианты есть целые числа. Действительно, выберем в качестве ложного нуля произвольную варианту, например х_т, Тогда

.

Так как i и m- целые числа, то их разность i-m = и_i -также целое число.

Замечание 1. В качестве ложного нуля можно принять любую варианту. Максимальная простота вычислений достигается, если выбрать в качестве ложного нуля варианту, которая расположена примерно в середине вариационного ряда (часто такая варианта имеет наибольшую частоту).

Замечание 2. Варианте, которая принята в качестве ложного нуля, соответствует условная варианта, равная нулю.

Пример. Найти условные варианты статистического распределения:
варианты... 23,6 28,6 33,6 38,6 43,6
частоты... 5 20 50 15 10

Решение. Выберем в качестве ложного нуля варианту 33,6 (этаварианта расположена в середине вариационного ряда). Найдем шаг:

h = 28,6 —23,6 = 5.

Найдем условную варианту:

u ₁ = (x_i-C) /h = (23,6 —33,6)/5 = -2.

Аналогично получим: u ₂= - 1, u ₃ = 0, u ₄ =1, u ₅ = 2. Мы видим, что условные варианты — небольшие целые числа. Разумеется, оперировать с ними проще, чем с первоначальными вариантами.

 

Обычные, начальные и центральные эмпирические моменты

Для вычисления сводных характеристик выборки удобно пользоваться эмпирическими моментами, определения которых аналогичны определениям соответствующих теоретических моментов (см. гл. VIII, § 10). В отличие от теоретических эмпирические моменты вычисляют по данным наблюдений.

Обычным эмпирическим моментом порядка k называют среднее значение k -x степеней разностей x_i - С:

где x_i- наблюдаемая варианта, n_i- частота варианты, - объем выборки, С - произвольное постоянное число (ложный нуль).

Начальным эмпирическим моментом порядка k называют обычный момент порядка k при С = 0

.

В частности,

,

т, е. начальный эмпирический момент первого порядка равен выборочной средней.

Центральным эмпирическим моментом порядка k называют обычный момент порядка k при С =

.

В частности,

, (*)

т. е. центральный эмпирический момент второго порядка равен выборочной дисперсии.

Легко выразить центральные моменты через обычные (рекомендуем читателю сделать это самостоятельно):

, (**)

(***)

 

Условные эмпирические моменты. Отыскание центральных моментов по условным

Вычисление центральных моментов требует довольно громоздких вычислений. Чтобы упростить расчеты, заменяют первоначальные варианты условными.

Условным эмпирическим моментом порядка k называют начальный момент порядка k, вычисленный для условных вариант:

.

В частности,

.

Отсюда

. (*)

Таким образом, для того чтобы найти выборочную среднюю, достаточно вычислить условный момент первого порядка, умножить его на h и к результату прибавить ложный нуль С.

Выразим обычные моменты через условные:

.

Отсюда

.

Таким образом, для того чтобы найти обычный момент порядка k, достаточно условный момент того же порядка умножить на h^k.

Найдя же обычные моменты, легко найти центральные моменты по равенствам (**) и (***) предыдущего параграфа. В итоге получим удобные для вычислений формулы, выражающие центральные моменты через условные:

, (**)

(***)

 

В частности, в силу (**) и соотношения (*) предыдущего параграфа получим формулу для вычисления выборочной дисперсии по условным моментам первого и второго порядков

. (****)

Техника вычислений центральных моментов по условным описана далее.