Теоретические распределения данных

Курсовой проект - Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование

?ероятности обнаружить значения случайной переменной в пределах интервала.

clear, clc, close(0,2,3)

P =0.0668 0.9332 0.8664

 

Проверим последний результат обращением к файл-функции NormFig, которая вычисляет вероятности на основании использования высокоуровневой функции normpdf

 

clear, clc, close(0,2, - 3,3)

P =0.86639

 

2. Обратная кумулятивная функция нормального распределения

 

Обратная кумулятивная функция нормального распределения, являющаяся решением интегрального уравнения

 

х=F-1 (p|, ?), где р=F (x|, ?),

 

определена файл-функцией norminv (F, mu, sigma):

Квантиль xq уровня q, вычисляют решением уравнения

 

F(xq|, ?)=.

 

Построить графики функций обратных кумулятивных нормальных распределений с параметрами =0 и ?=1,2,3 (рис. 1.14).

 

F=0:0.001:1;=0; sigma=1;sigma<=3=norminv (F, mu, sigma);(F, x, k, LineWidth, 1.5), hold on=sigma+1;

end

%( Обратное нормальное распределение, \mu=0, \sigma=var)

xlabel ( F )( x(F) )(0.88, 0.35, \sigma_1=1);(0.85, 1.8, \sigma_2=2); (0.8, 3.5, \sigma_3=3);

Связь функций кумулятивного и обратного кумулятивного распределений иллюстрируется следующими двумя алгоритмами.

 

x=-4:0.1:4;=0; sigma=1;sigma<=3=norminv (normcdf(x, mu, sigma), mu, sigma);(x, xnew, k, LineWidth, 1.5), hold on=sigma+1;

%( x )( x )(x=norminv (normcdf(x, mu, sigma), mu, sigma))=0:0.1:1;=0; sigma=1;sigma<=3=normcdf (norminv(F, mu, sigma), mu, sigma);(F, Fnew, k, LineWidth, 1.5), hold on=sigma+1;

%( F )

ylabel ( F )

title ( F=normcdf (norminv(F, mu, sigma), mu, sigma))

 

Построить файл-функцию для вычисления и графической иллюстрации квантилей нормального распределения с параметрами и ?. Уровни квантилей задать вектором q= [q, q2, q3…].

function quantileMy (mu, sigma, q)

%(Уровни квантилей), q(Квантили, вычисленные функцией norminv)

xq=norminv (q, mu, sigma)

%=0:10^-5:1; x=norminv (F, mu, sigma);

disp (Квантили, вычисленные функцией quantile)=quantile (x, q)(Уровни процентилей)=q*100(Процентили, вычисленные функцией prctile)

xp=prctile (x, p100)(F, x, k, LineWidth, 1.5);(gca, XTick, q)(gca, YTick, xq)([0 1 mu-4 mu+4])( x(F) )

ylabel ( F )(Квантили распределения N (\mu=5, \sigma=1))

 

Например:

 

mu=5; sigma=1; q=[.05 0.25 0.5 0.75 0.95](mu, sigma, q)

 

Уровни квантилей

 

q =0.0500 0.2500 0.5000 0.7500 0.9500

Квантили, вычисленные функцией norminv

 

xq =3.3551 4.3255 5.0000 5.6745 6.6449

 

Квантили, вычисленные функцией quantile

 

xq =3.3551 4.3255 5.0000 5.6745 6.6449

 

Уровни процентилей

 

p100 =5 25 50 75 95

 

Процентили, вычисленные функцией prctile

 

xp =3.3551 4.3255 5.0000 5.6745 6.6449

 

Например, квантиль x0.25 распределения N (5,1) говорит о том, что значению F=0.25 кумулятивной функции распределения соответствует значение случайной величины, равное х0.25=4.3255.

Для нормального распределения с параметрами =0 и ?=1, используя высокоуровневую функцию disttool, предоставляющую графический интерфейс для интерактивной работы с функциями pdf и cdf, вычислить: 1) значение функции распределения (плотности вероятности, pdf) для значения случайной величины х=0.75; 2) значение кумулятивной функции (cdf) распределения для значения случайной величины х=0.75;

) значение случайной величины x0.75 для значения F=0.75 обратной кумулятивной функции

(т.е. квантили уровня q=0.75).

Вводя в командное окно MATLAB оператор

disttool

Сравнивая значение квантили х0.75=0.67449=0.6745 распределения N (=0,?=1), полученное в окне на рис. 1.20, со значением квантили =5.6745, найденной в предыдущей задаче, нетрудно заметить, что они связаны простым соотношением:

 

=5.6745-5 = 0.6745,

 

где символом у обозначено, что взята квантиль распределения другой переменной.

Примечание. Графический интерфейс disttool позволяет работать только с функциями pdf и cdf. Но в графическом окне для функции, cdf предоставлена возможность изменения значений как аргумента, так и функции, что делает избыточным построение графика обратного кумулятивного распределения (inv).

Инструмент disttool является чрезвычайно эффективным средством в освоении характерных черт различного рода статистических распределений.

Подойдем к вопросу связи квантилей разных распределений более подробно и одновременно для разнообразия воспользуемся идеей файл-функции disttool вычислять квантили с их графической иллюстрацией на основании функции cdf.

Построить файл-функцию для вычисления и графической иллюстрации с помощью функции cdf квантилей двух нормальных распределений N(1, ?1) и N(1, ?1). Уровни квантилей задать векторами q1=[q11,q12,q13…] и q2=[q21,q22,q23…].

 

function quantileMy2 (mu1, sigma1, q1, mu2, sigma2, q2)

%(2,1,1)=norminv (q1, mu1, sigma1)=mu1-3*sigma1:10^-5:mu1+3*sigma1;=normcdf (x1, mu1, sigma1);(x1, F1,k, LineWidth, 1.5);(gca, XTick, xq1), set (gca, YTick, q1)([mu1-3*sigma1 mu1+3*sigma1 0 1])( x )( F(x) )

title (Квантили распределения N (\mu_1, \sigma_1))

subplot (2,1,2)=norminv (q2, mu2, sigma2)=mu2-3*sigma2:10^-5:mu2+3*sigma2;=normcdf (x2, mu2, sigma2);(x2, F2,k, LineWidth, 1.5);(gca, XTick, xq2), set (gca, YTick, q2)([mu2-3*sigma2 mu2+3*sigma2 0 1])( x )( F(x) )

title (Квантили распределения N (\mu_2, \sigma_2)).

 

Заключение

 

В заключение главы отметим, что представленные алгоритмы решений задач по темам непрерывных и дискретных распределений, в которых мы ограничились нормальным, логнормальным распределениями, распределением Пуассона и биномиальным распределением, задают основу для анализа произвольного статистического распределения.