LABORATORIUM 2
Zagadnienia do przygotowania
- Zmienna
losowa dyskretna (skokowa).
- Zmienna
losowa ciągła.
- Punktowe
rozkłady zmiennej losowej dyskretnej.
- Przedziałowe
rozkłady zmiennej losowej ciągłej.
- Funkcja
gęstości.
- Dystrybuanta.
- Rozkład
Bernulliego i Poissona.
- Rozkład
normalny.
- Standardowy
rozkład normalny.
- Rozkład
logarytmiczno-normalny.
- Rozkład
ch-kwadrat.
- Rozkład
t-Studenta.
- Rozkład
Fishera-Snedecora.
Zadanie 1. Rozkład normalny i jego transformacje
W trzech spółkach Skarbu Państwa postanowiono rozdzielić
fundusze premiowe zgodnie z rozkładem normalnym, ale z różnymi poziomami
parametrów m oraz s. Chodziło o to, aby zdecydowana większość osób
otrzymała premię bliską premii przeciętnej, a otrzymanie premii zdecydowanie
(relatywnie) bardzo wysokiej lub bardzo niskiej było identyczne i prawie
niemożliwe. Przyjęto założenia, że pary parametrów będą miały poziomy liczbowe:
w pierwszej spółce m1 = 1000zł, s1 = 200zł; w drugiej spółce m2 = 1500zł, s2
= 400zł, w trzeciej spółce m3 =
1800zł, s3 = 600zł.
Zadania do wykonania
- Wyznacz jakie jest prawdopodobieństwo tego, że
pracownicy trzech spółek otrzymają premie poniżej 1200zł.
- Sporządź
wykresy funkcji gęstości i dystrybuant rozkładu normalnego dla wszystkich
spółek.
- Dla
wszystkich spółek wyznacz prawdopodobieństwo realizacji premii w
przedziale od 1400zł do 1600zł.
- Dla
wszystkich spółek wyznacz prawdopodobieństwo tego, że pracownicy otrzymają
premię z zakresu (m-3s,m+3s).
- Omów
otrzymane wyniki.
Wskazówki
Wykonanie punktu 1, 2
- Menu
Statystyka/Kalkulator prawdopodobieństwa/Rozkłady.
- Zaznacz
Z (Normalny).
- Odznacz
Stałe skalowanie.
- Zaznacz
Utwórz wykres.
- Wprowadź
X = 1200, średnia = m, odch. stad = s.
- Naciśnij
Oblicz.
- Obliczone
prawdopodobieństwo jest w polu p.
Poprawienie etykiet na wykresie
- Kliknij
dwa razy na wykresie.
- Aktywuj
zakładkę Główne jednostki.
- Wybierz
oś X.
- W
polu Tryb wybierz Ręcznie.
- W
polu Wiel. kroku wpisz np. 100.
- Naciśnij
OK.
Wykonanie punktu 3
- Dla
wszystkich spółek oblicz prawdopodobieństwo F1(1600) = P1(X≤1600),
że pracownicy otrzymają premie poniżej 1600zł.
- Dla
wszystkich spółek oblicz prawdopodobieństwo F2(1400) = P2(X≤1400),
że pracownicy otrzymają premie poniżej 1400zł.
- Szukane
prawdopodobieństwo: P(1400 < X ≤ 1600) = F1(1600)-F2(1400)
Zadanie 2. Rozkład normalny i jego transformacje
Dysponujemy danymi o wydatkach wojskowych 39 europejskich
krajów w 1996 (plik PKB.sta), przy czym wydatki te przedstawiono w
postaci ich procentowego udziału w PKB (zmienna losowa ciągła).
Zadania do wykonania
- Wyznacz
podstawowe statystyki opisowe (średnia, mediana, odchylenie standardowe,
skośność, kurtoza, współczynnik zróżnicowania) i
omów otrzymane wyniki.
![](Lab2_pliki/image050.jpg)
- Wyrównaj
rozkład empiryczny do teoretycznego rozkładu normalnego.
![](Lab2_pliki/image051.jpg)
- Korzystając
z kalkulatora prawdopodobieństwa (patrz zadanie 1) oblicz jaka jest
oczekiwana liczba krajów (zgodna z rozkładem normalnym), w których
wydatki na zbrojenia są w przedziale (4,5] PKB. Wzór na oczekiwaną liczba
krajów:
![](Lab2_pliki/image052.gif)
- Porównaj
wyniki otrzymany w punkcie 3 z wynikami uzyskanymi w punkcie 2.
- Utwórz
wykres rozkładu obserwowanego i oczekiwanego (patrz rysunek poniżej).
![](Lab2_pliki/image053.gif)
Wskazówki
Wyrównanie rozkładu empirycznego do teoretycznego rozkładu
normalnego.
- Menu
Statystyka/Dopasowanie rozkładów.
- Wybierz
Rozkłady ciągłe, Normalny i naciśnij OK.
- Wyświetl
zakładkę Parametry.
- Wybierz
zmienną PKB (było na poprzednim laboratorium).
- Wprowadź
dane jak na rysunku poniżej.
![](Lab2_pliki/image054.jpg)
- Naciśnij
Podsum.
Utworzenie wykresu.
- Menu
Statystyka/Dopasowanie rozkładów.
- Wybierz
Rozkłady ciągłe, Normalny i naciśnij OK.
- Wyświetl
zakładkę Podstawowe.
- Wybierz
zmienną PKB (było na poprzednim laboratorium).
- Naciśnij
Wykres rozkładu obserw. i
oczekiwanego.
Zadanie 3. Rozkład logarytmiczno-normalny i jego transformacje
Według danych z 7.12.1999 wartość
rynkowa (w mln zł) 25 największych indywidualnych
posiadaczy akcji warszawskiej giełdy zabrana została w pliku Kapitał.sta.
Widać od razu, że empiryczny rozkład pieniężnej wartości posiadanego kapitału
jest silnie prawostronnie asymetryczny. Wyrównanie do postaci rozkładu
normalnego byłoby zatem nie trafne. Należy dokonać
wyrównania tego rozkładu
do teoretycznego rozkładu logarytmiczno-normalnego (LN).
Zadania do wykonania
- Dla
danych empirycznych wyznacz statystyki opisowe oraz oblicz względne
zróżnicowanie Vx (było na ostatnim
laboratorium). Omów otrzymane wyniki.
![](Lab2_pliki/image055.jpg)
- Wyrównaj
rozkład empiryczny do teoretycznego rozkładu logarytmiczno-normalnego.
![](Lab2_pliki/image056.jpg)
- Korzystając
z kalkulatora prawdopodobieństwa (patrz zadanie 1) oblicz jaka jest
oczekiwana liczba osób (zgodna z rozkładem logarytmiczno-normalnym), o
kapitale od 407,14286 mln zł do 542,85714 mln zł . Wzór na oczekiwaną
liczba krajów:
![](Lab2_pliki/image057.gif)
- Porównaj
wyniki otrzymany w punkcie 3 z wynikami uzyskanymi w punkcie 2.
- Utwórz
wykres rozkładu obserwowanego i oczekiwanego (patrz rysunek poniżej).
Wskazówki
Postępuj podobnie jak w trakcie wykonywania zadania 2.
Pamiętaj jednak, aby w odpowiednim momencie wybrać rozkład logarytmiczno-normalny
(Lognormalny) zamiast rozkładu normalnego.
Zadanie 3. Rozkład statystyk z prób losowych
Zadania do wykonania
- Ile
wynosi niewiadoma wartość krytyczna zmiennej chi-kwadrat przy założeniu,
że prawdopodobieństwo 1-
=0,95 oraz liczba stopni swobody s = 5.
- Ile
wynosi niewiadome prawdopodobieństwo 1-
jeżeli liczba stopni swobody s = 20, zaś wartość krytyczna
.
- Zaprezentuj
otrzymane wyniki graficznie.
![](Lab2_pliki/image060.jpg)
![](Lab2_pliki/image061.gif)
![](Lab2_pliki/image062.jpg)
![](Lab2_pliki/image063.jpg)
Wskazówki
Użyj kalkulatora
prawdopodobieństwa, którego używałeś w zadaniu 1. W oknie kalkulatora df oznacza liczbę stopni swobody. Gdy chcesz wyznaczyć
wartość krytyczną na podstawie znanego prawdopodobieństwa zaznacz Oblicz X z p.
Zadanie 4. Rozkład statystyk z prób losowych
Zadania do wykonania
- Ile
wynosi niewiadoma wartość krytyczna zmiennej t (rozkład t Studenta) jeżeli prawdopodobieństwo 1-
=0,43 natomiast liczba stopni swobody s = 35.
- Ile
wynosi niewiadome prawdopodobieństwo 1-
jeżeli liczba stopni swobody s = 19, zaś wartość krytyczna
.
- Zaprezentuj
otrzymane wyniki graficznie.
![](Lab2_pliki/image066.gif)
![](Lab2_pliki/image068.gif)
Zadanie 5. Rozkład statystyk z prób losowych
W badaniach dwóch niezależnych prób losowych (n1 = 39
wiejskich gospodarstw domowych w powiecie A oraz n2 = 46 wiejskich gospodarstw
domowych w powiecie B) stwierdzono, że nieobciążone wariancje liczby
posiadanych hektarów użytków rolnych wynosiły:
, ![](Lab2_pliki/image070.gif)
Zadania do wykonania
- Określ
wartość liczbową zmiennej standaryzowanej F =
.
- Jakie
jest prawdopodobieństwo tego, że iloraz F nie będzie wyższy od 1,6612.
- Zaprezentuj
otrzymane wyniki graficznie.
![](Lab2_pliki/image072.jpg)
![](Lab2_pliki/image073.gif)
Zadanie 6
Dane ilustrujące nakłady na badania i rozwój przypadające na
jednego badacza w 22 krajach zostały zebrane w pliku BadaniaRozwój.sta
Zadania do wykonania
- Dokonaj
standaryzacji danych (w pustej kolumnie).
- Ile
wynosi średnia i odchylenie standardowe w rozkładzie empirycznym i czy po
standaryzacji zmiennej statystyki te ulegają zmianie:
a) 132,3;
66,5; nie,
b) 151,7;
32,6; tak,
c) 132,3;
66,5; tak,
d) 151,7;
32,6; nie,
e) 172,8;
47,6; nie,
f)
156,0; 39,4; częściowo.
Zadanie 7
Banki otwierając kolejne oddziały w dużych miastach są
zainteresowane m.in. udziałem procentowym dochodów własnych w budżetach gmin. Ustalono,
m.in. że w 430 gminach Polski rozkład tych dochodów
jest zbliżony do normalnego z parametrami: średni udział dochodów własnych
wynosi 34,22%, a odchylenie standardowe 2,9%.
Zadania do wykonania
Stwierdzić, czy szansa otwarcia nowego oddziału w polskiej
gminie, mającej w swoim budżecie udział dochodów własnych większy niż 40%,
jest:
a) niższa od 1%.
b) niższa od 2%.
c) niższa od 3%.
d) wyższa od 4%.
Zadanie 8
Stwierdzono na podstawie obserwacji z kilku lat
działalności, że roczne wpływy z gastronomi zlokalizowanej w sieci francuskich
hoteli „Bonjour” mają rozkład zbliżony do normalnego
N(1,5;0,5). Eksperci-pesymiści szacują, że nowo wybudowane hotele tej sieci
osiągną obroty poniżej 1 mln, natomiast
eksperci-optymiści twierdzą, że obroty będą się kształtować w przedziale od 2
do 2,5 mln.
Zadania do wykonania
Czy szanse na to są:
a) takie same,
b) większe dla opinii pesymistów,
c) większe dla opinii optymistów,
d) nie można
jednoznacznie porównać?
Zadanie 9
We wnioskowaniu statystycznym rozliczne zastosowania mają
rozkłady zmiennych standaryzowanych t (rozkłąd t-studenta S(s)) oraz U (standaryzowany rozkład normalny
N(0;1). Dysponujemy danymi z pakietu komputerowego STATISTICA postaci:
1) rozkład
t-Studenta: t = 1,97993; df
= 120,
2) standaryzowany rozkład normalny: U = -1.9599964; p = 0,025; średnia = 0; odch. std. = 1.
Zadania do wykonania
Na poziomie prawdopodobieństwa 0,95 wyznaczyć liczbowo końce
przedziałów zmiennych standaryzowanych t,
U oraz na tej podstawie podać, który (i dlaczego) z tych przedziałów jest
wyraźnie większy:
a) pierwszy,
b) drugi,
c) równe,
d) w przybliżeniu równe.