№№ пп. |
Термины |
Определения |
Примечания |
|
|
1. Теория вероятностей |
|
|
|
1.1. Общие понятия |
|
1.1.1. |
Пространство элементарных событий
|
Множество, элементы которого, называемые элементарными событиями, соответствуют возможным результатам наблюдения, измерения, анализа, проверки, исходам опыта, эксперимента, испытания. |
Пространство элементарных событий лежит в основе вероятностных моделей явлений (процессов). Вместо явного описания пространства элементарных событий часто используют косвенное или частичное описание, например, с помощью распределений случайных величин |
1.1.2 |
Случайное событие |
Измеримое подмножество пространства элементарных событий
|
Термин "измеримое" понимают в смысле теории измеримых множеств. Случайные события образуют -алгебру
|
1.1.3 |
Вероятностная мера |
Сигма-аддитивная мера , определенная на всех случайных событиях и такая, что ? - пространство элементарных событий
|
Вероятностная мера - функция, ставящая в соответствие каждому случайному событию его вероятность . Термин "мера" понимают в смысле математической теории меры. Синонимы: вероятностное распределение, распределение вероятностей, распределение, вероятность на пространстве элементарных событий. |
1.1.4. |
Вероятностное пространство |
Совокупность пространства элементарных событий ?, класса случайных событий и вероятностной меры . |
Вероятностное пространство (синоним: поле вероятностей) - основной исходный объект теории вероятностей и вероятностных моделей реальных явлений (процессов). |
1.1.5. |
Вероятность события
|
Значение вероятностной меры на случайном событии
|
В силу закона больших чисел частота реализации события при неограниченном увеличении числа независимых повторений одного и того же комплекса условий, описываемого вероятностным пространством , стремится к вероятности этого события , т.е. для любого
,где - частота, - вероятность события , - число повторений. Это свойство нельзя принимать за определение вероятности события в математической теории вероятностей. Оно указывает способ оценивания вероятности по опытным данным.
|
1.1.6. |
Независимость случайных событий |
Случайные события и являются независимыми, если , где - пересечение множеств и (произведение событий и ). Случайные события называются независимыми (в совокупности), если и аналогичные равенства справедливы для всех поднаборов этих событий
|
Общематематическое понятие пересечения множеств в теории вероятностей по традиции эквивалентно понятию произведения событий . |
1.1.7 |
Случайный элемент |
Измеримая функция, определенная на вероятностном пространстве |
Случайный элемент принимает значения в измеримом пространстве , где - пространство значений , а - класс измеримых подмножеств ; при этом для любого множество является случайным событием.
Если - множество действительных чисел , то случайный элемент называют случайной величиной. Если - конечномерное векторное пространство размерности , то случайный элемент называют случайным вектором.
|
1.1.8. |
Распределение случайного элемента |
Функция множества, задающая вероятность принадлежности случайного элемента измеримому подмножеству его области значений |
Для случайного элемента , определенного на вероятностном пространстве со значениями в измеримом пространстве , его распределение задается формулой . |
1.1.9. |
Дискретный случайный элемент |
Случайный элемент, область значений которого состоит из конечного или счетного множества точек. |
Распределение случайного элемента , принимающего только значения , полностью описывается числами , причем . |
1.1.10 |
Параметрическое семейство распределений |
Функция, определенная на параметрическом пространстве (подмножестве конечномерного векторного пространства), которая каждому значению параметра (числу или вектору, входящему в параметрическое пространство) ставит в соответствие распределение случайного элемента. |
Параметр может быть одномерным или конечномерным. Вместо "зависимость от -мерного параметра" часто говорят "зависимость от k параметров". |
1.1.11 |
Независимость случайных элементов |
Определенные на одном и том же вероятностном пространстве случайные элементы со значениями в измеримых пространствах соответственно называются независимыми, если для любых имеем . |
Для случайных величин и векторов, имеющих плотности вероятности, независимость эквивалентна тому, что плотность вероятности вектора равна произведению плотностей вероятностей случайных величин , т.е. . Результаты экспериментов, которые проведены независимо друг от друга, как правило, моделируются с помощью независимых случайных величин. |
1.1.12 |
Вероятностная модель явления (процесса) |
Математическая модель явления (процесса), в которой использованы понятия теории вероятностей и математической статистики |
Установление (формулировка) исходной вероятностной модели - необходимый первый этап для применения методов прикладной статистики |
|
|
1.2. Случайная величина |
|
1.2.1. |
Случайная величина |
Однозначная действительная измеримая функция на вероятностном пространстве |
Однозначная действительная функция является случайной величиной, если для любого множество является случайным событием. Случайная величина - это случайный элемент со значениями в . (Здесь - множество действительных чисел.) |
1.2.2. |
Функция распределения |
Функция, определяющая для всех действительных чисел вероятность того, что случайная величина принимает значения, меньшие
|
Функция распределения . Функция распределения непрерывна слева. Примечание. Иногда функцию распределения определяют как . Тогда она непрерывна справа |
1.2.3. |
Плотность вероятности |
Функция такая, что , при всех , где - функция распределения рассматриваемой случайной величины |
Сокращенная форма: плотность |
1.2.4. |
Непрерывная случайная величина |
Случайная величина, функция распределения которой при всех действительных непрерывна |
|
1.2.5 |
Квантиль порядка
|
Значение случайной величины, для которого функция распределения принимает значение или имеет место "скачок" со значения меньше до значения больше
|
Число - квантиль порядка р для случайной величины с функцией распределения тогда и только тогда, когда . Может случиться, что вышеуказанное условие выполняется для всех значений , принадлежащих некоторому интервалу. Тогда каждое такое значение называется квантилью порядка .
Примечание. Одни авторы употребляют термин "квантиль" в мужском роде, другие - в женском. |
1.2.6. |
Медиана |
Квантиль порядка . |
|
1.2.7. |
Мода непрерывной случайной величины |
Значение случайной величины, соответствующее локальному максимуму ее плотности вероятности |
Мод у непрерывной случайной величины может быть несколько (конечное число или бесконечно много). Краткая форма термина: мода |
1.2.8. |
Математическое ожидание |
Среднее взвешенное по вероятностям значение случайной величины , т.е.
|
Математическое ожидание обозначают и др. Рекомендуемое обозначение: . При этом , где - функция распределения, а - плотность вероятности случайной величины . Математическое ожидание существует не для всех случайных величин . Для существования математического ожидания необходимо и достаточно абсолютной сходимости соответствующего интеграла |
1.2.9. |
Дисперсия (случайной величины ) |
Математическое ожидание квадрата разности между случайной величиной и ее математическим ожиданием |
Для случайной величины дисперсия . Дисперсия равна 0 тогда и только тогда когда для некоторого а |
1.2.10 |
Среднее квадратическое отклонение |
Неотрицательный квадратный корень из дисперсии |
|
1.2.11 |
Коэффициент вариации
|
Отношение среднего квадратического отклонения к математическому ожиданию |
Применяется для положительных случайных величин как показатель разброса |
1.2.12. |
Момент порядка (случайной величины ) |
Математическое ожидание случайной величины
|
|
1.2.13 |
Центральный момент порядка q (случайной величины ) |
Математическое ожидание случайной величины , где М(Х) - математическое ожидание . |
Дисперсия - центральный момент порядка 2. |
1.2.14 |
Характеристи-ческая функция (случайной величины ) |
Функция от при каждом равная математическому ожиданию случайной величины , где - мнимая единица, - основание натуральных логарифмов |
. |
|
|
1.3. Случайный вектор |
|
1.3.1. |
Случайный вектор |
Однозначная измеримая функция на вероятностном пространстве со значениями в конечномерном евклидовом пространстве . |
Случайный вектор - это случайный элемент со значениями в , т.е. , где , - случайные величины, заданные на одном и том же вероятностном пространстве |
1.3.2. |
Функция распределения (случайного вектора) |
Функция распределения случайного вектора удовлетворяет равенству . |
|
1.3.3. |
Плотность вероятности (случайного вектора) |
Функция такая, что для случайного вектора и любого борелевского подмножества конечномерного евклидова пространства . |
|
1.3.4. |
Математическое ожидание случайного вектора |
Вектор, компоненты которого - математические ожидания компонент случайного вектора |
Математическое ожидание случайного вектора есть , где - математическое ожидание случайной величины , являющейся - ой компонентой случайного вектора , . |
1.3.5. |
Ковариация (для двумерного вектора) |
Ковариацией вектора называется математическое ожидание случайной величины , где и - математические ожидания случайных величин и . |
; если , то - дисперсия . |
1.3.6. |
Ковариационная матрица случайного вектора |
Квадратная матрица порядка , в которой - ковариация двумерного вектора , где и - компоненты случайного вектора . |
Ковариационная матрица симметрична, на главной диагонали стоят дисперсии - компонент . |
1.3.7. |
Коэффициент корреляции (для двумерного вектора) |
Отношение ковариации вектора к произведению средних квадратических отклонений и случайных величин и . |
. Если . Верно и обратное: если , то .. |
1.3.8. |
Корреляционная матрица случайного вектора |
Квадратная матрица порядка , в которой - коэффициент корреляции двумерного вектора , где и - компоненты случайного вектора . |
Корреляционная матрица симметрична, на главной диагонали стоят единицы |
|
|
2. Прикладная статистика |
|
|
|
2.1. Общие понятия |
|
2.1.1. |
Признак |
Свойство (характеристика) объекта наблюдения |
Частными видами наблюдения являются измерение, испытание, анализ, опыт, проверка и т.д. |
2.1.2. |
Результат наблюдения |
Значение признака объекта наблюдения |
Результат наблюдения может быть числом, вектором, элементом конечного множества или математическим объектом иной природы |
2.1.3. |
Выборка |
Совокупность значений одного и того же признака у подвергнутых наблюдению объектов |
Выборка - совокупность чисел или векторов, или математических объектов иной природы, соответствующих изучаемым реальным объектам наблюдения |
2.1.4. |
Объем выборки
|
Число результатов наблюдений, включенных в выборку |
Объем выборки обычно обозначают . |
2.1.5. |
Вероятностная модель выборки |
Вероятностная модель получения результатов наблюдений, включаемых в выборку |
Примерами вероятностных моделей выборок являются простая случайная выборка и случайная выборка из конечной совокупности |
2.1.6. |
Простая случайная выборка
|
Выборка, в которой результаты наблюдений моделируются как совокупность независимых одинаково распределенных случайных элементов |
Если результаты наблюдений имеют распределение F, то говорят, что "выборка извлечена из распределения F". |
2.1.7. |
Случайная выборка из конечной совокупности |
Выборка объема , в которую включены результаты наблюдений над объектами, отбираемыми из конечной совокупности так, что любой набор n объектов имеет одинаковую вероятность быть отобранным |
Если - число объектов конечной совокупности, то для получения случайной выборки объема из этой совокупности, , отбор объектов для проведения наблюдений должен проводиться так, чтобы любой набор из объектов имел одну и ту же вероятность быть отобранным, равную !, т.е. обратной величине к числу сочетаний из элементов по . |
2.1.8. |
Статистика |
Измеримая функция результатов наблюдений, включенных в выборку, используемая для получения статистических выводов |
Статистики используются для описания данных, оценивания, проверки гипотез. Статистика, как функция случайного элемента, является случайным элементом. Статистика принимает значения в некотором измеримом пространстве , своем для каждой статистики |
|
|
2.2. Описание данных |
|
2.2.1. |
Частота события
|
Отношение числа наблюдений, в которых осуществилось событие, к объему выборки
|
|
2.2.2. |
Эмпирическое распределение |
Распределение случайного элемента, в котором каждому результату наблюдения, включенному в выборку, соответствует одна и та же вероятность, равная обратной величине объема выборки |
Если в выборку включены результаты наблюдений , то эмпирическое распределение - это распределение случайной величины такой, что . Если несколько результатов наблюдений совпадают: , то полагают . |
2.2.3. |
Эмпирическая функция распределения |
Функция эмпирического распределения |
Определена, когда результаты наблюдений - числа или вектора (функции распределения по пп.1.2.2 и 1.3.2 соответственно). |
2.2.4. |
Выборочное среднее арифметическое |
Сумма результатов наблюдений, включенных в выборку, деленная на ее объем |
Выборочное среднее арифметическое равно математическому ожиданию случайной величины, имеющей эмпирическое распределение |
2.2.5 |
Выборочная дисперсия |
Сумма квадратов отклонений результатов наблюдений, включенных в выборку, от их выборочного среднего арифметического, деленная на объем выборки
|
Выборочная дисперсия , где - результаты наблюдений, включенные в выборку; - выборочное среднее арифметическое, . Выборочная дисперсия равна дисперсии случайной величины, имеющей эмпирическое распределение |
2.2.6. |
Выборочное среднее квадратическое отклонение |
Неотрицательный квадратный корень из выборочной дисперсии |
|
2.2.7. |
Выборочный момент порядка
|
Момент порядка случайной величины, имеющей эмпирическое распределение |
, где по п.2.2.5. |
2.2.8. |
Выборочный центральный момент порядка
|
Центральный момент порядка случайной величины, имеющей эмпирическое распределение |
где и по п.2.2.5. |
2.2.9 |
-я порядковая статистика |
-й элемент в вариационном ряду, полученном из выборки объема , элементы которой расположены в порядке неубывания: . |
|
2.2.10 |
Размах выборки |
Разность между наибольшим и наименьшим значениями результатов наблюдений в выборке |
Если и - первая и -ая порядковые статистики в выборке объема , то размах . |
2.2.11. |
Выборочная ковариация |
Ковариация двумерного случайного вектора, имеющего эмпирическое распределение |
Если , - результаты наблюдений, включенные в выборку, то выборочная ковариация равна , где и по п.2.2.5,
|
2.2.12 |
Выборочная ковариационная матрица |
Ковариационная матрица случайного вектора, имеющего эмпирическое распределение |
На главной диагонали выборочной ковариационной матрицы стоят выборочные дисперсии по п.2.2.5, а вне главной диагонали - выборочные ковариации по п.2.2.11 |
2.2.13 |
Выборочный коэффициент корреляции
|
Коэффициент корреляции двумерного случайного вектора, имеющего эмпирическое распределение |
Выборочный коэффициент корреляции равен , где и по п.2.2.5, и по п.2.2.11. |
2.2.14 |
Выборочная корреляционная матрица |
Корреляционная матрица случайного вектора, имеющего эмпирическое распределение |
На главной диагонали выборочной корреляционной матрицы стоят 1, а вне главной диагонали - выборочные коэффициенты корреляции по п.2.2.13. |
2.2.15 |
Выборочный коэффициент вариации
|
Отношение выборочного среднего квадратического отклонения к выборочному среднему арифметическому |
Выборочный коэффициент вариации используют, когда результаты наблюдений положительны |
|
|
2.3. Оценивание |
|
2.3.1. |
Оценивание |
Приближенное определение интересующей специалиста составляющей вероятностной модели явления (процесса) по выборке |
Составляющими вероятностных моделей могут быть: значение параметра распределения; характеристика распределения (математическое ожидание, коэффициент вариации и др.); функция распределения; плотность вероятности; регрессионная зависимость, и т.д. |
2.3.2 |
Оценка |
Результат оценивания по конкретной выборке |
Оценка является статистикой, а потому случайным элементом, в частных случаях - случайной величиной или случайным вектором |
2.3.3. |
Точечное оценивание |
Вид оценивания, при котором для оценивания используется одно определенное значение |
|
2.3.4. |
Доверительное оценивание |
Вид оценивания, при котором для оценивания используется множество |
Рассматриваемое множество лежит в пространстве возможных состояний оцениваемой составляющей вероятностной модели явления (процесса). |
2.3.5 |
Доверительное множество |
Определяемое по выборке множество в пространстве возможных состояний оцениваемой составляющей, используемое при доверительном оценивании |
Доверительное множество является случайным множеством |
2.3.6 |
Доверительная вероятность |
Вероятность того, что доверительное множество содержит действительное значение оцениваемой составляющей |
В конкретных задачах оценивания для фиксированных доверительных вероятностей строят соответствующие доверительные множества |
2.3.7 |
Доверительный интервал |
Доверительное множество, являющееся интервалом |
Интервалы могут быть как ограниченными, так и неограниченными (лучами). |
2.3.8. |
Доверительные границы |
Концы (границы) доверительного интервала
|
|
2.3.9. |
Верхняя доверительная граница |
Граница доверительного интервала, являющегося лучом, не ограниченным снизу |
Для доверительного интервала верхней доверительной границей является число . |
2.3.10 |
Нижняя доверительная граница |
Граница доверительного интервала, являющегося лучом, не ограниченным сверху |
Различие верхних, нижних и двусторонних доверительных границ необходимо учитывать при проведении конкретных расчетов, т.к. часто все виды границ определяются с помощью одних и тех же таблиц |
2.3.11 |
Двусторонние доверительные границы |
Границы ограниченного (и сверху, и снизу) доверительного интервала
|
Для двусторонних границ с вероятностью 1 справедливо неравенство . |
|
|
2.4. Проверка статистических гипотез
|
|
2.4.1. |
Статистическая гипотеза
|
Определенное предположение о свойствах распределений случайных элементов, лежащих в основе наблюдаемых случайных явлений (процессов). |
|
2.4.2 |
Нулевая гипотеза |
Статистическая гипотеза, подлежащая проверке по статистическим данным (результатам наблюдений, вошедшим в выборку). |
Из возможных статистических гипотез в качестве нулевой выбирают ту, принятие справедливости которой наиболее важно для дальнейших выводов |
2.4.3. |
Альтернативная гипотеза |
Статистическая гипотеза, которая считается справедливой, если нулевая гипотеза неверна |
Сокращенная форма - альтернатива |
2.4.4. |
Статистический критерий
|
Правило, по которому на основе результатов наблюдений принимается решение о принятии или отклонении нулевой гипотезы |
Принимаемое решение может однозначно определяться по результатам наблюдений (нерандомизированный критерий) или в некоторой степени зависеть от случая (рандомизированный критерий). |
2.4.5. |
Статистика критерия |
Статистика, на основе которой сформулировано решающее правило |
Как правило, нерандомизированный статистический критерий основан на статистике критерия, принимающей числовые значения |
2.4.6. |
Критическая область статистического критерия
|
Область в пространстве возможных выборок со следующими свойствами: если наблюдаемая выборка принадлежит данной области, то отвергают нулевую гипотезу (и принимают альтернативную), в противном случае ее принимают (и отвергают альтернативную). |
Если статистический критерий основан на статистике критерия, то критическая область статистического критерия однозначно определяется по критической области статистики критерия. Краткая форма: критическая область
|
2.4.7. |
Критическая область статистики критерия |
Множество чисел такое, что при попадании в него статистики критерия нулевую гипотезу отвергают, в противном случае принимают |
Краткая форма: критическая область
|
2.4.8. |
Критические значения |
Границы (концы) одного или двух интервалов, составляющих критическую область статистики критерия |
Критическими значениями являются одно или два из чисел в случае, если критическая область имеет вид , или , где - статистика критерия |
2.4.9 |
Ошибка первого рода |
Ошибка, заключающаяся в том, что нулевую гипотезу отвергают, в то время как в действительности эта гипотеза верна |
|
2.4.10 |
Уровень значимости |
Вероятность ошибки первого рода или точная верхняя грань таких вероятностей |
Если нулевая гипотеза является сложной (например, задается с помощью множества параметров ), то вероятность ошибки первого рода может быть не числом , а функцией . В качестве уровня значимости берут точную верхнюю грань значений указанной функции:
|
2.4.11 |
Ошибка второго рода
|
Ошибка, заключающаяся в том, что нулевую гипотезу принимают, в то время как в действительности эта гипотеза неверна (а верна альтернативная гипотеза). |
|
2.4.12 |
Мощность критерия
|
Вероятность того, что нулевая гипотеза будет отвергнута, если альтернативная гипотеза верна |
Мощность критерия является однозначной действительной функцией, определенной на составляющем альтернативу множестве гипотез, заданном в конкретной задаче статистической проверки гипотез, в частности, на параметрическом множестве, соответствующем альтернативным гипотезам |
2.4.13 |
Функция мощности статистического критерия
|
Функция, определяющая вероятность того, что нулевая гипотеза будет отклонена |
Функция мощности критерия задана на множестве всех гипотез, используемых в конкретной задаче статистической проверки гипотез. Сужением ее на нулевую гипотезу является функция, задающая вероятность ошибки первого рода. Сужением ее на альтернативу является мощность критерия
|
2.4.14 |
Оперативная характеристика статистического критерия
|
Функция, определяющая вероятность того, что нулевая гипотеза будет принята |
Оперативная характеристика - дополнение до единицы функции мощности статистического критерия
|
2.4.15 |
Критерий согласия |
Критерий проверки гипотезы согласия, т.е. того, что функция распределения результатов наблюдения, включенных в простую случайную выборку, совпадает с заданной или входит в заданное параметрическое семейство |
|
2.4.16 |
Критерий однородности |
Критерий для проверки гипотезы о том, что функции распределений результатов наблюдений из двух или нескольких независимых простых случайных выборок совпадают (абсолютная однородность) или отдельные их характеристики совпадают (однородность в смысле математических ожиданий, коэффициентов вариации и т.д.). |
Рассматривают также критерии независимости, симметрии, случайности, отбраковки и др |
2.4.17 |
Номинальный (заданный) уровень значимости |
Число, используемое в статистических таблицах, с помощью которого выбирают критическое значение статистики критерия при проверке статистической гипотезы |
Номинальный (заданный) уровень значимости обычно берут равным 0,1; 0,05; 0,01. |
2.4.18 |
Реальный (истинный) уровень значимости |
Уровень значимости статистического критерия, выбранного по номинальному уровню значимости |
Из-за дискретности распределения статистики критерия реальный уровень значимости может быть в несколько раз меньше номинального |
2.4.19 |
Достигаемый уровень значимости |
Случайная величина, равная вероятности попадания статистики критерия в критическую область, заданную рассчитанным по выборке значением статистики критерия |
Для критической области вида достигаемый уровень значимости есть , где - рассчитанное по выборке значение статистики критерия , а - дополнение до 1 функции распределения статистики критерия . Достигаемый уровень значимости - это вероятность того, что статистика критерия в новом независимом эксперименте примет значение большее, чем при расчете по конкретной выборке, т.е. большее, чем
|
2.4.20 |
Независимые выборки |
Выборки, объединение элементов которых моделируется набором независимых (в совокупности) случайных элементов |
См. п.1.1.11. |