Elementy statystyki opisowej, podstawowe pojęcia statystyki matematycznej

Podobne dokumenty
zbieranie porządkowanie i prezentacja (tabele, wykresy) analiza interpretacja (wnioskowanie statystyczne)

Weryfikacja hipotez statystycznych, parametryczne testy istotności w populacji

W1. Wprowadzenie. Statystyka opisowa

Podstawowe pojęcia statystyczne

Statystyka matematyczna i ekonometria

Statystyka w pracy badawczej nauczyciela

Spis treści 3 SPIS TREŚCI

Statystyka i opracowanie danych Podstawy wnioskowania statystycznego. Prawo wielkich liczb. Centralne twierdzenie graniczne. Estymacja i estymatory

Testy zgodności. Dr Joanna Banaś Zakład Badań Systemowych Instytut Sztucznej Inteligencji i Metod Matematycznych. Wykład 11

Korelacja krzywoliniowa i współzależność cech niemierzalnych

Wykład ze statystyki. Maciej Wolny

Wykład 1. Podstawowe pojęcia Metody opisowe w analizie rozkładu cechy

Dokładne i graniczne rozkłady statystyk z próby

Statystyka opisowa. Wykład I. Elementy statystyki opisowej

Matematyka z el. statystyki, # 6 /Geodezja i kartografia II/

Statystyka. Wykład 1. Magdalena Alama-Bućko. 20 lutego Magdalena Alama-Bućko Statystyka 20 lutego / 19

Rozkłady statystyk z próby

Szczegółowy program kursu Statystyka z programem Excel (30 godzin lekcyjnych zajęć)

Podstawowe pojęcia. Własności próby. Cechy statystyczne dzielimy na

1 Podstawy rachunku prawdopodobieństwa

Statystyka matematyczna. dr Katarzyna Góral-Radziszewska Katedra Genetyki i Ogólnej Hodowli Zwierząt

Wnioskowanie statystyczne. Statystyka w 5

Szczegółowy program kursu Statystyka z programem Excel (30 godzin lekcyjnych zajęć)

Tablica Wzorów Rachunek Prawdopodobieństwa i Statystyki

Próba własności i parametry

IV WYKŁAD STATYSTYKA. 26/03/2014 B8 sala 0.10B Godz. 15:15

Statystyka Matematyczna Anna Janicka

Estymacja parametrów rozkładu cechy

POJĘCIA WSTĘPNE. STATYSTYKA - nauka traktująca o metodach ilościowych badania prawidłowości zjawisk (procesów) masowych.

Zagadnienia: wprowadzenie podstawowe pojęcia. Doświadczalnictwo. Anna Rajfura

Plan wykładu. Statystyka opisowa. Statystyka matematyczna. Dane statystyczne miary położenia miary rozproszenia miary asymetrii

Wprowadzenie Pojęcia podstawowe Szeregi rozdzielcze STATYSTYKA OPISOWA. Dr Alina Gleska. Instytut Matematyki WE PP.

Statystyka od podstaw Janina Jóźwiak, Jarosław Podgórski

Testowanie hipotez statystycznych

Liczba godzin Punkty ECTS Sposób zaliczenia. ćwiczenia 16 zaliczenie z oceną

Weryfikacja hipotez statystycznych za pomocą testów statystycznych

LABORATORIUM Populacja Generalna (PG) 2. Próba (P n ) 3. Kryterium 3σ 4. Błąd Średniej Arytmetycznej 5. Estymatory 6. Teoria Estymacji (cz.

1.1 Wstęp Literatura... 1

STATYSTYKA - PRZYKŁADOWE ZADANIA EGZAMINACYJNE

Recenzenci: prof. dr hab. Henryk Domański dr hab. Jarosław Górniak

KARTA KURSU. (do zastosowania w roku akademickim 2015/16) Kod Punktacja ECTS* 3. Dr hab. Tadeusz Sozański

Wstęp do probabilistyki i statystyki. Wykład 4. Statystyki i estymacja parametrów

Wykład Centralne twierdzenie graniczne. Statystyka matematyczna: Estymacja parametrów rozkładu

STATYSTYKA MATEMATYCZNA. rachunek prawdopodobieństwa

Statystyka matematyczna. Wykład IV. Weryfikacja hipotez statystycznych

Estymacja punktowa i przedziałowa

weryfikacja hipotez dotyczących parametrów populacji (średnia, wariancja)

Wykład 1 Zmienne losowe, statystyki próbkowe - powtórzenie materiału

Statystyka matematyczna dla leśników

Statystyka matematyczna dla leśników

Populacja generalna (zbiorowość generalna) zbiór obejmujący wszystkie elementy będące przedmiotem badań Próba (podzbiór zbiorowości generalnej) część

Wykład 1 Próba i populacja. Estymacja parametrów z wykorzystaniem metody bootstrap

1 Estymacja przedziałowa

dr Jerzy Pusz, st. wykładowca, Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych Politechniki Warszawskiej B. Ogólna charakterystyka przedmiotu

Statystyka. Wykład 1. Magdalena Alama-Bućko. 26 lutego Magdalena Alama-Bućko Statystyka 26 lutego / 34

Inżynieria Środowiska. II stopień ogólnoakademicki. przedmiot podstawowy obowiązkowy polski drugi. semestr zimowy

Statystyka i opracowanie danych W5: Wprowadzenie do statystycznej analizy danych. Dr Anna ADRIAN Paw B5, pok407 adan@agh.edu.pl

WYKŁAD 5 TEORIA ESTYMACJI II

STATYSTYKA

12. Przynależność do grupy przedmiotów: Blok przedmiotów matematycznych

Opis przedmiotu: Probabilistyka I

SCENARIUSZ LEKCJI. TEMAT LEKCJI: Zastosowanie średnich w statystyce i matematyce. Podstawowe pojęcia statystyczne. Streszczenie.

WYKŁAD 8 TESTOWANIE HIPOTEZ STATYSTYCZNYCH

Zmienne losowe, statystyki próbkowe. Wrocław, 2 marca 2015

Matematyka stosowana w geomatyce Nazwa modułu w języku angielskim Applied Mathematics in Geomatics Obowiązuje od roku akademickiego 2012/2013

STATYSTYKA IV SEMESTR ALK (PwZ) STATYSTYKA OPISOWA RODZAJE CECH W POPULACJACH I SKALE POMIAROWE

Statystyka. #5 Testowanie hipotez statystycznych. Aneta Dzik-Walczak Małgorzata Kalbarczyk-Stęclik. rok akademicki 2016/ / 28

12. Przynależność do grupy przedmiotów: Blok przedmiotów matematycznych

Statystyka matematyczna. Wykład III. Estymacja przedziałowa

STATYSTYKA OPISOWA Przykłady problemów statystycznych: - badanie opinii publicznej na temat preferencji wyborczych;

Na A (n) rozważamy rozkład P (n) , który na zbiorach postaci A 1... A n określa się jako P (n) (X n, A (n), P (n)

Metody Statystyczne. Metody Statystyczne.

Opis przedmiotu. Karta przedmiotu - Probabilistyka I Katalog ECTS Politechniki Warszawskiej

Transport II stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) Studia stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

Testowanie hipotez statystycznych. Wnioskowanie statystyczne

Błędy przy testowaniu hipotez statystycznych. Decyzja H 0 jest prawdziwa H 0 jest faszywa

Rozkłady statystyk z próby. Statystyka

Statystyka matematyczna. Wykład VI. Zesty zgodności

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ (II rok WNE)

Statystyka. Wydział Zarządzania Uniwersytetu Łódzkiego

przedmiot podstawowy obowiązkowy polski drugi

Testy nieparametryczne

166 Wstęp do statystyki matematycznej

STATYSTYKA MATEMATYCZNA WYKŁAD 4. WERYFIKACJA HIPOTEZ PARAMETRYCZNYCH X - cecha populacji, θ parametr rozkładu cechy X.

), którą będziemy uważać za prawdziwą jeżeli okaże się, że hipoteza H 0

Statystyka. Wykład 4. Magdalena Alama-Bućko. 19 marca Magdalena Alama-Bućko Statystyka 19 marca / 33

1. Opis tabelaryczny. 2. Graficzna prezentacja wyników. Do technik statystyki opisowej można zaliczyć:

Przedmowa Wykaz symboli Litery alfabetu greckiego wykorzystywane w podręczniku Symbole wykorzystywane w zagadnieniach teorii

Matematyka stosowana w geomatyce Nazwa modułu w języku angielskim Applied Mathematics in Geomatics Obowiązuje od roku akademickiego 2012/2013

KARTA KURSU. (do zastosowania w roku ak. 2015/16) Kod Punktacja ECTS* 4

Temat: BADANIE ZGODNOŚCI ROZKŁADU CECHY (EMPIRYCZNEGO) Z ROZKŁADEM TEORETYCZNYM TEST CHI-KWADRAT. Anna Rajfura 1

Doświadczalnictwo leśne. Wydział Leśny SGGW Studia II stopnia

Wykład 3 Hipotezy statystyczne

Statystyka opisowa. Literatura STATYSTYKA OPISOWA. Wprowadzenie. Wprowadzenie. Wprowadzenie. Plan. Tomasz Łukaszewski

STATYSTYKA. dr Agnieszka Figaj

Statystyka. Podstawowe pojęcia: populacja (zbiorowość statystyczna), jednostka statystyczna, próba. Cechy: ilościowe (mierzalne),

Importowanie danych do SPSS Eksportowanie rezultatów do formatu MS Word... 22

Wnioskowanie statystyczne i weryfikacja hipotez statystycznych

MATEMATYKA Z ELEMENTAMI STATYSTYKI LABORATORIUM KOMPUTEROWE DLA II ROKU KIERUNKU ZARZĄDZANIE I INŻYNIERIA PRODUKCJI ZESTAWY ZADAŃ

Transkrypt:

Elementy statystyki opisowej, podstawowe pojęcia statystyki matematycznej Dr Joanna Banaś Zakład Badań Systemowych Instytut Sztucznej Inteligencji i Metod Matematycznych Wydział Informatyki Politechniki Szczecińskiej

18. Elementy statystyki opisowej Statystyka z łac. status (państwo) od niemieckiego uczonego Gottfrieda Achenwalla z połowy XVIII w. oznaczało gromadzenie przetwarzanie wykorzystywanie danych przez państwo Wykorzystanie spisów ludności i zasobów materialnych do celów fiskalnych i wojennych ( Chiny 2000 lat p.n.e. oraz starożytny Rzym) Cel analizy statystycznej przetworzenie dużej liczby danych do przejrzystej postaci interpretacja danych uogólnienie danych

Populacja generalna Populacja (zbiorowość) generalna zbiór elementów (jednostek statystycznych), podlegających badaniu ze względu na jedną lub więcej cech, o ile istnieje co najmniej jedna właściwość (cecha) wspólna dla wszystkich jego elementów, kwalifikująca je do tego zbioru istnieje co najmniej jedna właściwość, ze względu na którą elementy tego zbioru mogą różnić się między sobą

Cechy statystyczne Rodzaje cech statystycznych mierzalne (ilościowe) np. wzrost, waga, wiek dadzą wyrazić się za pomocą jednostek miary w skali przedziałowej jednostki można uporządkować i określić różnice między nimi ilorazowej jednostki można uporządkować i określić różnice oraz stosunki między nimi niemierzalne (jakościowe) nie dadzą się jednoznacznie scharakteryzować za pomocą liczb, można je wyrazić w skali nominalnej jednostki są przydzielane do odpowiednich kategorii np. płeć, miejsce pracy, miejsce urodzenia, grupa krwi porządkowej jednostki można uporządkować np. wykształcenie, czy cechy, których natężenie określane jest stopniowaniem przymiotników

Badania statystyczne Rodzaje badań statystycznych kompletne (pełne, całkowite, wyczerpujące) zbadane są wszystkie jednostki danej populacji np. spis powszechny, ewidencja urodzeń i zgonów częściowe (niepełne) zbadany jest skończony podzbiór populacji generalnej, zwany populacją próbną lub próbką Wady badań kompletnych kosztowność czasochłonność niecelowość przy badaniach niszczących niewykonalność z powodu nieskończonej liczby jednostek zbiorowości generalnej, np. w statystyce demograficznej

Populacja próbna Populacja próbna stanowi dobrą reprezentację populacji generalnej, gdy zróżnicowanie wartości cechy w populacji próbnej i generalnej jest podobne Osiąga się to przez losowanie, które może być niezależne (ze zwracaniem) zależne (bez zwracania) indywidualne (losujemy jeden element) zespołowe (losujemy grupę elementów) jednostopniowe wielostopniowe nieograniczone (z całej populacji) ograniczone (z części populacji) Próbka losowa prosta losowanie jednostek populacji jest indywidualne, nieograniczone i niezależne

Szereg statystyczny, statystyka opisowa Szereg statystyczny, próbka wartości cechy, n-elementowa próbka statystyczna skończony ciąg wartości cechy (x 1,, x n ) otrzymany dla próbki losowej Szereg statystyczny prosty szereg statystyczny uporządkowany niemalejąco Szereg rozdzielczy punktowy różnym wartościom cechy skokowej przyporządkowujemy liczbę ich wystąpień lub częstości względne Szereg rozdzielczy przedziałowy wartościom cechy ciągłej przyporządkowujemy liczbę ich wystąpień w określonych przedziałach zmienności lub częstości względne 1 Liczba klas k 2 n, n lub k 5ln n lub k 1+ 3,322ln n Statystyka opisowa wstępne opracowanie próbki bez posługiwania się rachunkiem prawdopodobieństwa Opis statystyczny jest badaniem wystarczającym, gdy zbadana jest cała zbiorowość generalna

Statystyka a rachunek prawdopodobieństwa Tablica 18.1. Analogie statystyki i rachunku prawdopodobieństwa Rachunek prawdopodobieństwa Zbiór zdarzeń elementarnych Zmienna losowa Prawdopodobieństwo Funkcja gęstości Dystrybuanta Statystyka Populacja generalna Cecha mierzalna Częstość względna Łamana częstości Dystrybuanta empiryczna

19. Podstawowe pojęcia i rozkłady statystyki matematycznej Statystyka matematyczna opis i analiza zjawisk masowych przy użyciu metod rachunku prawdopodobieństwa Założenia i cel brak pełnej znajomości rozkładu zmiennej losowej (cechy statystycznej) uogólnienie wyników badania próbnego na całą populację Najważniejsze formy wnioskowania statystycznego estymacja (ocena) nieznanych parametrów, bądź ich funkcji, które charakteryzują rozkład badanej cechy populacji na podstawie rozkładu empirycznego weryfikacja hipotez statystycznych, tj. sprawdzanie określonych przypuszczeń wysuniętych w stosunku do parametrów lub rozkładów populacji generalnej

Statystyczna próba i próbka X zmienna losowa, określona na przestrzeni probabilistycznej Ciąg zmiennych losowych (X 1,, X n ) nazywamy n-elementową statystyczna próbą prostą dla zmiennej losowej X, jeśli (19.1) zmienne X 1,, X n są niezależne (19.2) rozkład każdej zmiennej X n, i = 1,,n jest taki sam jak rozkład zmiennej X Ciąg (x 1,, x n ) dowolnych wartości zmiennych losowych X 1,, X n nazywamy n-elementową statystyczną próbką

Pojęcie statystyki (X 1,, X n ) próba statystyczna dla zmiennej losowej X Statystyka to dowolna funkcja tej próby, tj. zmienna losowa U n = g (X 1,, X n ) n gdzie g : R R jest funkcją borelowską Pewne założenia pozwalają określić rozkłady niektórych statystyk (19.3) Twierdzenie Jeśli X 1,, X n są niezależnymi zmiennymi losowymi o rozkładzie N(m,σ), to średnia arytmetyczna z próby 1 n X = X i σ ma rozkład normalny N m, n (19.4) Wniosek i= 1 n Ze wzrostem liczebności próby, odchylenie standardowe statystyki X maleje

Rozkłady niektórych statystyk Jeśli U 1,, U n są niezależnymi zmiennymi losowymi o rozkładzie N(0,1), to statystyka 2 2 2 2 χ = U + U + + U 1 2... n jest zmienną losową o rozkładzie χ 2 z n stopniami swobody a) b) (19.5) Własności 2 Eχ = n 2 2 D χ = 2n c) Rozkład χ 2 jest zbieżny do rozkładu normalnego f ( x) n =1 n = 3 n duże 0 Rys.19.1. Wykres gęstości rozkładu χ 2 w zależności od n x

Rozkłady niektórych statystyk U zmienna losowa o rozkładzie normalnym N(0,1), Z 2 zmienna losowa o rozkładzie χ 2 z n stopniami swobody Jeśli zmienne U i Z są niezależne, to zmienna losowa U t = n Z ma rozkład Studenta z n stopniami swobody a) (19.6) Własności Et = 0 b) Rozkład Studenta jest zbieżny do rozkładu normalnego N(0,1) gęstość rozkładu Studenta f ( x) 0 N(0,1) Rys.19.2. Porównanie rozkładu normalnego i Studenta x

Rozkłady niektórych statystyk (19.7) Twierdzenie Jeśli X 1,, X n są niezależnymi zmiennymi losowymi o rozkładzie normalnym N(m,σ) oraz X 1 n 2 1 n = X i S ( ) 2 1 i = X X i= 1 i i= n n to zmienna losowa X m t = n 1 S ma rozkład Studenta z n 1 stopniami swobody (19.8) Wniosek Gosset (pod pseudonimem Student) umożliwił badanie średniej arytmetycznej z próby bez znajomości odchylanie standardowego σ

Rozkłady niektórych statystyk 2 2 Jeśli Z1 i Z 2 są zmiennymi losowymi o rozkładzie χ 2 z n 1 i n 2 stopniami swobody odpowiednio, to zmienna 2 n2z1 f ( x) F = 2 n1z 2 ma rozkład Fishera-Snedecora z n 1 i n 2 stopniami swobody (19.9) Własność n2 E( F) = dla n2 > 2 n2 2 (19.10) Twierdzenie 0 x Rys.19.3. Gęstość rozkładu F-S Jeśli t jest zmienną losową o rozkładzie Studenta z n stopniami swobody, to zmienna losowa 2 F = t ma rozkład Fishera-Snedecora z n 1 = 1 i n 2 = n stopniami swobody

Dziękuję za uwagę