ТЕМА. Числовые характеристики выборки

Следующим этапом обработки данных является вычисления числовых характеристик выборки. Главные из них: среднее значение, дисперсия, среднее квадратическое значение, моменты.

 

7.1 Выборочное среднее

Для конкретной выборки объема n ее выборочное среднее определяется соотношением

где хi – значение элемента выборки.
Обычно требуется описать статистические свойства произвольных случайных выборок одного объема, а не одной из них. Это значит, что рассматривается математическая модель, которая предполагает достаточно большое количество выборок объема n. В этом случае элементы выборки рассматриваются как независимые случайные величины Хi, принимающие значения хi с одной и тоже плотностью вероятностей f(x), являющейся плотностью вероятностей генеральной совокупности. Тогда выборочное среднее также является случайной величиной , равной

Среднее значение генеральной совокупности, из которой производится выборка, будем называть генеральным средним и обозначать mх. При значительном объеме выборки можно ожидать, что выборочное среднее не будет заметно отличаться от генерального среднего. Поскольку выборочное среднее является случайной величиной, то для нее можно найти математическое ожидание:

Таким образом, математическое ожидание выборочного среднего равно генеральному среднему. В этом случае говорят, что выборочное среднее является несмещенной оценкой генерального среднего. В дальнейшем мы вернемся к этому термину. Так как выборочное среднее является случайной величиной, флуктуирующей вокруг генерального среднего, то желательно оценить эту флуктуацию с помощью дисперсии выборочного среднего. Рассмотрим выборку, объем которой n значительно меньше объема генеральной совокупности N (n <<N). Предположим, что при формировании выборки характеристики генеральной совокупности не меняются, что эквивалентно предположению N = ¥. Тогда

Случайные величины Хi и Xj (i¹j) независимы, следовательно,

Так как отсчеты являются случайными величинами, то будем их обозначать X(t1), X(t2), ... , X(tn).