Jiří Militky Škály měření Nepřímá měření Teorie měření Kalibrace



Podobné dokumenty
Charakterizace rozdělení

ina ina Diskrétn tní náhodná veličina může nabývat pouze spočetně mnoha hodnot (počet aut v náhodně vybraná domácnost, výsledek hodu kostkou)

REGRESNÍ ANALÝZA. 13. cvičení

ANALÝZA VZTAHU DVOU SPOJITÝCH VELIČIN

Regresní a korelační analýza

9. cvičení 4ST201. Obsah: Jednoduchá lineární regrese Vícenásobná lineární regrese Korelační analýza. Jednoduchá lineární regrese

1. Náhodný vektor (X, Y ) má diskrétní rozdělení s pravděpodobnostní funkcí p, kde. p(x, y) = a(x + y + 1), x, y {0, 1, 2}.

6. Demonstrační simulační projekt generátory vstupních proudů simulačního modelu

Určujeme neznámé hodnoty parametru základního souboru. Pomocí výběrové charakteristiky vypočtené z náhodného výběru.

Využití logistické regrese pro hodnocení omaku

Transformace dat a počítačově intenzivní metody

Teoretické modely diskrétních náhodných veličin

MODELOVÁNÍ A SIMULACE

Vybraná rozdělení náhodné veličiny

ANOVA. Analýza rozptylu při jednoduchém třídění. Jana Vránová, 3.lékařská fakulta UK, Praha

Statistická šetření a zpracování dat.

IDENTIFIKACE BIMODALITY V DATECH

X = x, y = h(x) Y = y. hodnotám x a jedné hodnotě y. Dostaneme tabulku hodnot pravděpodobnostní

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2018/2019

Náhodná veličina a rozdělení pravděpodobnosti

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ Ústav materiálového inženýrství - odbor slévárenství

E(X) = np D(X) = np(1 p) 1 2p np(1 p) (n + 1)p 1 ˆx (n + 1)p. A 3 (X) =

Aplikace Li-Ma metody na scintigrafické vyšetření příštítných tělísek. P. Karhan, P. Fiala, J. Ptáček

3 VYBRANÉ MODELY NÁHODNÝCH VELIČIN. 3.1 Náhodná veličina

Náhodné (statistické) chyby přímých měření

Teoretické modely diskrétních náhodných veličin

Statistická analýza jednorozměrných dat

Inferenční statistika - úvod. z-skóry normální rozdělení pravděpodobnost rozdělení výběrových průměrů

Dobývání znalostí. Doc. RNDr. Iveta Mrázová, CSc. Katedra teoretické informatiky Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze

Předpoklad o normalitě rozdělení je zamítnut, protože hodnota testovacího kritéria χ exp je vyšší než tabulkový 2

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Iterační výpočty. Dokumentace k projektu pro předměty IZP a IUS. 22. listopadu projekt č. 2

6 LINEÁRNÍ REGRESNÍ MODELY

Normální (Gaussovo) rozdělení

Chyby měření 210DPSM

Interpretační dokumenty ID1 až ID6

P13: Statistické postupy vyhodnocování únavových zkoušek, aplikace normálního, Weibullova rozdělení, apod.

Simulační metody hromadné obsluhy

SIMULACE. Numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic. Měřicí a řídicí technika magisterské studium FTOP - přednášky ZS 2009/10

Přednášky část 4 Analýza provozních zatížení a hypotézy kumulace poškození, příklady. Milan Růžička

Téma 22. Ondřej Nývlt

Čísla přiřazená elementárním jevům tvoří obor hodnot M proměnné, kterou nazýváme náhodná veličina (označujeme X, Y, Z,...)

4ST201 STATISTIKA CVIČENÍ Č. 7

10. cvičení z PST. 5. prosince T = (n 1) S2 X. (n 1) s2 x σ 2 q χ 2 (n 1) (1 α 2 ). q χ 2 (n 1) 2. 2 x. (n 1) s. x = 1 6. x i = 457.

9. Měření kinetiky dohasínání fluorescence ve frekvenční doméně

Náhodné chyby přímých měření

Aproximace binomického rozdělení normálním

podle typu regresní funkce na lineární nebo nelineární model Jednoduchá lineární regrese se dá vyjádřit vztahem y

I. D i s k r é t n í r o z d ě l e n í

PŘÍSPĚVEK K NEJISTOTÁM VÝSLEDKŮ MĚŘENÍ

p(x) = P (X = x), x R,

CHYBY MĚŘENÍ. uvádíme ve tvaru x = x ± δ.

Téma 5: Parametrická rozdělení pravděpodobnosti spojité náhodné veličiny

Náhodné vektory a matice

Neparametrické metody

MATEMATICKO STATISTICKÉ PARAMETRY ANALYTICKÝCH VÝSLEDKŮ

7. STATISTICKÝ SOUBOR S JEDNÍM ARGUMENTEM

Všechno, co jste chtěli vědět z teorie pravděpodobnosti, z teorie informace a

UNIVERZITA PARDUBICE CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ FAKULTA KATEDRA ANALYTICKÉ CHEMIE

Testování statistických hypotéz. Ing. Michal Dorda, Ph.D.

VYBOČUJÍCÍ HODNOTY VE VÍCEROZMĚRNÝCH DATECH

Pravděpodobnost a statistika, Biostatistika pro kombinované studium. Jan Kracík

JAK MODELOVAT VÝSLEDKY NÁH. POKUSŮ? Martina Litschmannová

MÍRY ZÁVISLOSTI (KORELACE A REGRESE)

n = 2 Sdružená distribuční funkce (joint d.f.) n. vektoru F (x, y) = P (X x, Y y)

4EK211 Základy ekonometrie

PRŮZKUMOVÁ ANALÝZA JEDNOROZMĚRNÝCH DAT Exploratory Data Analysis (EDA)

Solventnost II. Standardní vzorec pro výpočet solventnostního kapitálového požadavku. Iva Justová

KGG/STG Statistika pro geografy

Cvičení ze statistiky - 7. Filip Děchtěrenko

Obsah. Příloha (celkový počet stran přílohy 13) Závěrečná zpráva o výsledcích experimentu shodnosti ZČB 2013/2

ÚSTAV MATEMATIKY A DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. Matematika 0A4. Cvičení, letní semestr DOMÁCÍ ÚLOHY. Jan Šafařík

Monte Carlo metody Josef Pelikán CGG MFF UK Praha.

Posouzení přesnosti měření

Univerzita Pardubice Fakulta chemicko-technologická Katedra analytické chemie STATISTICKÉ ZPRACOVÁNÍ EXPERIMENTÁLNÍCH DAT

Normální (Gaussovo) rozdělení

Náhodná proměnná. Náhodná proměnná může mít rozdělení diskrétní (x 1. , x 2. ; x 2. spojité (<x 1

VYSOKONAPĚŤOVÉ ZKUŠEBNICTVÍ. #2 Nejistoty měření

ANALÝZA ROZPTYLU (Analysis of Variance ANOVA)

VĚROHODNOST VÝSLEDKŮ PŘI UŽITÍ EXPLORATORNÍ ANALÝZY DAT

Náhodná veličina Číselné charakteristiky diskrétních náhodných veličin Spojitá náhodná veličina. Pravděpodobnost

Stanovení manganu a míry přesnosti kalibrace ( Lineární kalibrace )

ÚVOD DO TEORIE ODHADU. Martina Litschmannová

UNIVERZITA PARDUBICE Fakulta chemicko-technologická Katedra analytické chemie Nám. Čs. Legií 565, Pardubice

Korelační energie. Celkovou elektronovou energii molekuly lze experimentálně určit ze vztahu. E vib. = E at. = 39,856, E d

Intervalové odhady. Interval spolehlivosti pro střední hodnotu v N(µ, σ 2 ) Interpretace intervalu spolehlivosti. Interval spolehlivosti ilustrace

STATISTICKÉ ODHADY Odhady populačních charakteristik

S E M E S T R Á L N Í

ROZDĚLENÍ SPOJITÝCH NÁHODNÝCH VELIČIN

Výběrové charakteristiky a jejich rozdělení

Určete zákon rozložení náhodné veličiny, která značí součet ok při hodu a) jednou kostkou, b) dvěma kostkami, c) třemi kostkami.

Intervalové odhady. Interval spolehlivosti pro střední hodnotu v N(µ, σ 2 ) Interpretace intervalu spolehlivosti. Interval spolehlivosti ilustrace

Vyjadřování přesnosti v metrologii

Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie, FVL, UO Brno kancelář 69a, tel

Pravděpodobnost a matematická statistika

Porovnání dvou výběrů

4EK211 Základy ekonometrie

Pravděpodobnost v závislosti na proměnné x je zde modelován pomocí logistického modelu. exp x. x x x. log 1

Transkript:

Tetlní zkušebnctv ebnctví II Jří Mltky Škály měření epřímá měření Teore měření Kalbrace Základní pojmy I PRAVDĚPODOBOST Jev A, byl sledován v m pokusech. astal celkem m a krát. Relatvní četnost výskytu je ma fa m Klascká defnce pravděpodobnost: pro m je f A P(A) pravděpodobnost výskytu jevu A.Platí pro statstcky stablní jevy, kdy pro m konverguje f A ke konstantě P(A).

Základní pojmy II Dskrétní náhodná proměnná: nabývá pouze jstých hodnot 0,,,... K. Pravděpodobnostní funkce P( X ) udává pravděpodobnost s jakou X nabývá hodnoty právě. echť n je počet realzací př hodnotě " " a je celkový počet realzací. Pak n PX ( ) Platí, že ΣP(X) F() P () o () o 3 4 5 3 4 5 Základní pojmy III Spojtá náhodná proměnná: nabývá lbovolné hodnoty z defnčního ntervalu. P( X + d) f() d F() f() Tedy pro spojté náhodné velčny ny P(X) 0 Hustota pravděpodobnost platí pro ní P ( X + d) f( ) d ormalzační podmínka f() d () o () o P d f() není pravděpodobnost, ale

Základní pojmy IV Hustota pravděpodobnost f() (probablty densty functon) Vlastnost f():. kladná f() 0. normalzovaná f() d Dstrbuční funkce F() (cumulatve densty functon). Vlastnost F():. Ohrančená zdola F(- ) 0, a shora F( ). eklesající F(+d) F() 3. P(X ) F() Platí, že P( X < ) F( ) - F( ) Základní pojmy IV Kvantlová funkce Q(u) pro 0 u<. ~ α ~ α Qu ( ) F ( ) f( d ) ~ α Q(α) označení α-kvantl. Platí, že P(X < ) α Kvantlová funkce je nverzní k dstrbuční Q(u) F - (). f() F() Q(u) ~ α α α ~ α ~ α u

K MK f( ) d M K Základní pojmy V Specální momenty: Střední hodnota (matematcké očekávání) M E(X) μ První centrální moment C 0 Rozptyl C D(X) σ Vlastnost střední hodnoty: E(X) M (μ) Konstanty A, B E(A X ± B) A.E(X) ± B Vlastnost rozptylu: D(X) C σ D(X) E((X - E(X)) E(X - X E(X) + E(X) ) E(X ) - E(X) Konstanty A, B K CK ( M ) f( ) d ( M C K ) D(A X ± B) A D(X) K K Autokorelace ε ρ *ε + u Modely měření I ( ) D ( ) Adtvní model μ + ε Heteroskedastcta kde μ skutečná hodnota a ε je náhodná dh( ) D( h( )) * σ chyba s rozdělením f (ε ) d Du Předpoklady o chybách: střední hodnota je nulová, E( ε ) 0 rozptyl je konstantní D( ε ) σ chyby jsou vzájemně nezávslé E( ε * ε j ) 0 chyby mají normální rozdělení ε (0, σ ) Pokud tyto předpoklady o chybách platí, že výsledky měření mají normální rozdělení. ( μ, σ ) σ σ ρ Dh ( ( )) h()ln() σ δ δ.. varační koefcent

Modely měření II Multplkatvní model ln() ln( μ ) + ε kde předpoklady o náhodných chybách ε jsou stejné jako pro advní model Pokud platí, že ln( ) ( ν, τ ) má výsledek měření lognormální rozdělení s parametry μ ep( ν + τ / ) σ μ (ep( τ ) ) Geometrcký průměr μ * ep( ε) μ ep( E(ln( ))) P( μ ) P( ep( ν )) P(ln( ) ν ) 0.5 G med ( ) G ep( ν ) μ G ep( ν ) Škmost 0.35 a vyšší ukazuje na nutnost použít tří parametrový model s prahovou hodnotou A Multplkatvní model -analýza Logartmcká transformace adtvních dat ln( ) ln( μ + ε ) ln μ + ln( + ε / μ) A () () + * ( n) ( n) ~ 0.5 * ~ Odhady parametrů ˆ ν ln ˆ μ ep( ˆ ν + ˆ τ / ) τˆ (ln ˆ) ν μ D( ˆ) μ Rozptyly [ep( τ ) ] D( ˆ μ ) E( ˆ μ ) [ep( τ / ) ] G G ln( ) ln( μ + ε ) ln μ + ε / μ 0.5 * ( ε / μ) E(ln ) ln μ 0.5* δ D(ln ) 4 0.75* δ 4 6 δ +.5 * δ + 4.66 * δ + 8 6 * δ E( ˆ μ G ) ep( ν + τ δ σ / μ + ( ε / μ) 3 / ) / 3 ( ε / μ) 4 0.5 / 4...

Přesnost a správnost měření přesná a nesprávná nepřesná a správná nepřesná a nesprávná přesná a správná Vybočující hodnoty Momentová metoda: pro vybočující hodnoty j platí * K. s* j c [ ] K c 55. + 08.. g *.log( / 0) *, s*.. odhady vypočtené z čstých dat. g *... odhad škmost z čstých dat ormalní rozdělení g 3 K c.89 Rovnoměrné rozdělení g.8 Kc.77 Laplaceovo rozdělení g 6 K c.09 g *. ( ) [ ( ) ] 4

Bnomcké rozdělení Bnomcké rozdělení B(,p)) Bnomcké rozdělení má náhodná velčna X vyjadřující počet výskytu jevu A (příznvý výsledek) v nezávslých pokusech. Pravděpodobnost výskytu jevu A (příznvý výsledek) v jednom pokusu je p a jevu A (nepříznvý výsledek) je q - p. Pravděpodobnostní funkce P Dstrbuční funkce ( ) * p *( p) F ( ) * p *( p) 0 Střední hodnota: E(X) p Rozptyl: D(X) p ( - p) X p je počet příznvých jevů v nezávslých pokusech p p Possonovo rozdělení Possonovo rozdělení Po(λ) má náhodná velčna X, která je rovna počtu jevů vdaném časovém nebo prostorovém ntervalu Pravděpodobnostní funkce P ( ) λ * e λ Dstrbuční funkce F( ) λ * e 0 Střední hodnota E(X) λ Rozptyl D(X) λ λ kde je artmetcký průměr počtu jevů v daném časovém nebo prostorovém ntervalu λ /! /!

ormované normální rozdělení U (0,) P( -.65 U.65 ) 0.90 f() 0.05 P( -.98 U.98 ) 0.95 f(3) 0.04 P( -3 U 3 ) 0.9973 f(4) 0.0003 ormální rozdělení ormální rozdělení ((μ, σ ): Hustota pravděpodobnost f( ) e * π Dstrbuční funkce μ F ( ) Φ( ) Φ( ) Střední hodnota: E(X) μ Rozptyl: D(X) σ Škmost: Špčatost: g 0 g 3 μ Σ / ( ) σ σ * π ( μ) / σ y ep( ) dy 0,68 0.05 0,05 - - 0 Matematcká statstka Populace X vzorkování Výběr { },... f(, μ, σ, g, g ) f ( ), μ, σ, g, g Symbol " " označuje odhady parametrů nebo hustoty pravděpodobnost zdat. a Bodové odhady Parametr a, odhad je náhodná proměnná. Vychýlení odhadu b a E( ) a Pokud je b 0 jde o nevychýlený odhad. Rozptyl odhadu D( ) a je charakterzací "přesnost odhadu"

ormální rozdělení μ Parametr odhad rozptyl Parametr σ odhad rozptyl s D ( ) σ Ds ( ) * σ 4 Intervalové odhady X d PL ( a L) α "IS": nterval obsahující se zadanou pravděpodobností (-α) parametr a. ( - α) koefcent konfdence, statstcká jstota (0.99, 0.95) α hladna významnost (α 0.0, 0.05) X μ X + d f( ) a Jednostr. f( ) a Oboustr. α α / α / větší užší IS větší σ šrší IS větší α užší IS L - a L L al

Platí pouze pro normální rozdělení! Konstrukce IS data... (μ, σ ) t ( μ)/ s. Studentovo rozdělení, d.f. - χ ( ). s / σ Chí-kvadrát rozdělení, d.f. - P( t ( μ)/ s. t ) α α/ α/ t./ s μ + t./ s α/ α/ f(t) v00 v5 v 3 0 3 t f (a) α/ α/ -t -α/ 0 t -α/ Interpretace IS 95% nterval spolehlvost. správná nterpretace 95% confdence se týká četnost jevu A Jev A: X.96 σ / n < μ < X +.96 σ / P(A) 0.95 95% všech ntervalů spolehlvost obsahuje µ. n

Testování hypotéz I Hypotéza: předpoklad o rozdělení a jeho parametrech (H) Testování: rozhodnutí o H na základě nformací z výběru H 0 : základní (bázová) hypotéza H A : alternatvní (přjatá, když nelze přjmout H 0 ) Testovací statstka: T(,... n ) f(t) H a : μ > μ 0 A H 0 : μ μ 0 H a : μ μ 0 A H 0 (α 0.05) H A H A α 0.05 C C C Testování hypotéz II Chyba prvního druhu [α]: H 0 platí, ale nebyla testem přjata Chyba druhého druhu [β]: H 0 neplatí, ale byla testem přjata f(t) H 0 H A A R T -α α β α F β -β

Test o střední hodnotě σ : neznámé ulová hypotéza: H 0 : μ μ 0 μ Testová statstka: t 0 s / n Alternatvní Hypotéza H H H a a a : μ > μ : μ < μ : μ μ 0 0 0 ether Oblast zamítnutí t t t t t t α, n α, n α /, n or t t α /, n Testy ormální data

6% 4% % Škály měření: 6% 6% 9% A. omnální ( jmenná) B. Ordnální ( pořadová) C. Kardnální ( číselná) 7% 6% 7% 0% % 8% 9% Uspořádání dle množství nformací o měřených znacích. Škála vyššího typu zahrnuje škály předcházející. 4 0 8 6 4 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 omnální škála ejslabší typ a... a... a k počty prvků 0...... K kategore n n n k absolutní četnost n Operace: určení různost resp. rovnost ( ) a a a a Relatvní četnost n n n f f k f k Rozložení souboru na dsjunktní část, mez kterým nejsou žádné relace. Třídy (část) mohou být lbovolně pojmenovány. (Čísla jména). Vhodné pouze pro klasfkac objektů. Požadavky: jednoznačnost zařazení, estence, rozlštelnost Relatvní četnost f - odhad pravděpodobnost p Interval spolehlvost f ± u * f ( f )/ α /

66 výrobků: pravděpodobnost nevyhovujícího 0.5 Zpracování dat Testy pravděpodobnost (podílů) ulová 60 hypotéza: H 0 : p p 0 40 pˆ p Testová 0 0 statstka : z 00 leží pv 0( tomto p0) / nntervalu. p 05. 80 Alternatvní Hypotézy Oblast nepřjetí n 66 60 40 H a : p > p0 z zα 05. ( 05. ) 0. 044 0 H : p < p z z 66 0 0 H a a 0.0606 : p 0. p 0 0 0.88 0.44 Smulated Data: p0.5 0.3030 0.3636 ether 0.44 z 0.4848 Jde o bnomcké rozdělení a musí platt 95% of výběrových podílů z 0.5455 α or z z α / α / 0.606 Proporton of Successes p ± u /* p ( p )/ α u -α/,98~ 0.6667 0.773 0.7879 0.8485 0.909 np0 0 and n( p0) 0. 0.9697 Relatvní četnost f - odhad pravděpodobnost p Zpracování dat Testy pravděpodobnost (podílů) ulová hypotéza: H 0 : p p 0 Testová statstka : z Alternatvní Hypotézy H H H a a a : : : p > p < p p p p 0 0 0 ( p Jde o bnomcké rozdělení a musí platt p 0 pˆ p ether 0 0 ) / n Oblast nepřjetí z z z z α z z α or z z α / α / np0 0 and n( p0) 0.

Ordnální škála a... a... a k počty prvků 0...... k kategore n n n k absolutní četnost a) Určení různost a nerovnost n b) Určení vztahu větší/menší > < kumulatvní četnost F F f F f + f j F k Dohoda: od nejslabšího Příklad: stupnce jakost k nejlepšímu. Obecně bodování nebo známkování Stálost ( - 5 ) Světlo ( - 8 ) Vzhled ( - 5 ) j evyhovující 0 A Podprůměrná B Průměrná C Dobrá 3 D Vynkající 4 E f j Charakterzace rozdělení Poloha:. Medánová kategore ( kategore, kde je 50 % dat) ME... [F ME - < 0.5 ; F ME 0.5]. Medán ordnálního znaku ~ FMe 05. 05. Me+ 05. f Me c Kde c je část dat medánové kategore zařazených k horní polovně

Vlastnost ordnálního medánu ~ 05. K ~ 05. f ~. K f k 05 ~ Me f f 05. ~ 05 Me K Me+ Hodnota. ukazuje posun 50 %-ního dělícího bodu, čím je vyšší, tím se data koncentrují ve vyšších kategorích. Charakterzace rozdělení Varablta: Dskrétní ordnální varace dorvar K K K dor var. F. ( F). F F Vlastnost 0 dor var ( K ) / dor var 0 pro případ, že f dor var ( K ) / pro případ, že f f K 05. Čím více jsou rozptýlená data, tím je dorvar větší

Interval spolehlvost pro populační medán Med Kumulatvní četnost α005. Pro Z α Určení kategore D, kde leží Výpočet korekcí * FD FD d f D Interval spolehlvost * * ( FD FH) F D * h * *, ( FD FH), 05. ± 30 05 α.. Z n Určení kategore H, kde leží F * H f F DH H SM D 05. + d HM H 05. + h S Med H M M F H * F D * 05.. * 0.5. 05. 04. H 0.5 + 0. 6 00 00 Příklad F D H 4 04. 03. 06. 03. d 07. h 048. 048. Subjektvní hodnocení omaku tetle (00 dívek) S M 4 05. + 07. 367. H M 4 0. 5 + 0583. 4. 083 0583. třída n f F evyhovující 0.0 0.0 Podprůměrný 5 0.05 0.07 Průměrný 3 5 0.5 0.3 Dobrý 4 48 0.48 0.80 Vynkající 5 0 0. 05 4 05+ Medán: Me 4 ~.. 05. 03. 38. 048. 367. Med 4083.

Tř stavy Znaménková a preferenční data Asymetre přrozená A* případ f + A* - případ f - A* 0 případ f + f - A* > 0 převaha + A* < 0 převaha - A* f+ f Zhoršení eutrální Zlepšení - 0 + n -, f - n 0, f 0 n +, f + Asymetre vzhledem ke krajům A případ f - 0 A - případ f + 0 A 0 případ f - f + A > 0 převaha + A < 0 převaha - f + f A f + f + ( > 30; n -, n + > 5) Interval spolehlvost pro A eparametrcký postup A D tgh( a ) A tgh( a ) D H P( A < A < A ) α ad a Z α/. sa ah a + Z α /. s a f + ln f s + A n+ n A < A < D A H D H a H

Příklad Vlv změny střhu na pocty př nošení u 48 respondentů. + 0 - n 7 0 f 0,354 0,438 0,08 A 0354. 008. 0. 598 0. 354 + 0. 08 a s A 0354..ln 0. 65 0. 08. 7 + 0 0.99 a D 0. 65. 099. 033. a H 0. 65 +. 099. 0. 663 AD tgh( 033. ) 03. A H tgh ( 0. 663 ) 0. 58 03. < A < 058. edošlo k výraznému zlepšení!.4.35.3 Kardnální škála.5..5..05 0. 0. 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 ejslnější typ (číselná proměnná) - metrka. Jsou přípustné artmetrcké operace. Intervalová škála Určená s přesností do lneární transformace Yc.+b. Příklad: měření teploty. Poměrová škála má přrozený pořádek (b 0) a je určena s přesností do proporconální transformace Y a. Příklad: fyzkální měření (délka, hmotnost, pevnost,...) Většna užtných vlastností je v kardnálních škálách.

Zpracování dat ekategorzovaná data { },... je náhodný výběr složený z nezávslých prvků homogenní normálně rozdělený Ověření těchto předpokladů (vz ZED) ormalta: Q - Q grafy, vynáší se () prot u P, P /(+) Vybočující hodnoty: metoda barer (vz ZED) Ranktové grafy normální zeškmení vlevo 3 zeškmení vpravo 4dlouhékonce 5 krátké konce () < () <... < () P + Ranktové grafy Q TS (P ) u P kvantly normovaného normálního rozdělení. Apromace () T + u P S Q TS ( P ) ( ) 9,4 * ln(/ P ) P ep( ln(/ P ) 4 + π 3 () u P 5 / ) d 4 u P u P

Odhady parametrů Poloha: Rozptýlení: průměr medán ~ rozptyl s 05. směrodatná odchylka s Varační koefcent v s /.00 Pro případ normálního rozdělení dat ~ ( μσ, ) D( ) σ D( ~. 05. ) πσ. 4. σ σ Ds ( ) Ds ( ).( ) + δ.(. + ) Dv ( ) δ. δ..( + ) populační medán μ σ Klascká analýza s a 00. ( - α) % má nterval spolehlvost střední hodnoty s t α/ ( ). μ + t α/ ( ). Varační koefcent v [%] a nterval spolehlvost pro δ asymptotcky v v Z α/. D( v) δ + Z α/. D( v) 00 00 Účelem je odhad střední hodnoty měřeného parametru a jeho nepřesnost s

Robustní analýza Medán ~ 05., robustní odhad rozptylu s R a nterval spolehlvost pro populační medán Med ( k+ ) ( k ) + sr k Z α/. / 4. Z α / Obyčejně se volí α 0.05 ( u - α/..96). Pro nterval spolehlvost je ~ t ( ). s Med ~ + t ( ). s 0. 5 α/ R 0. 5 α/ R Etrémně malé výběry ( 0) Vždy vysoká nejstota velký vlv vybočujících měření.. Určí se z {, } + +. 95 %-ní IS. 7 μ +. 7 Obecně se místo koefcentu.7 dává koefcent závslý na typu rozdělení 3. Určí se odhad *. 95 %-ní IS pro μ je (průměr ze dvou nejblžších hodnot) s s * 43. μ * + 43. 3 3

Etrémně malé výběry ( >4) Hornův postup: (pro malé výběry ) { } -,,... Pořádkové statstky { () } {,3,,6,.5} {,.5,,3,6} Hloubka pvotů: nt [( + ) / nt ] [(( + ) / ) + ] H H Kvantly K Dolní pvot: D 0.975 () pro různá (H) K () Horní pvot: U 0.975 ( + -H ) 4 0.738 Poloha D + U PL 5.094 0 0.668 Rozptýlení RL U D 5 0.466 95%-ní IS střední hodnoty P R. K ( ) μ P + R. K ( ) L L 0975. L L 0975. Příklad Měření pevnost ba vláken. { },... 5 {0.53, 0.677, 0.7, 0.065, 0.848} { () }...... {0.065, 0.7, 0.53, 0.677, 0.848} + 3 + 4 + 4 H D ( ) 07. U ( 6 ) 0667. 07. + 0. 667 P L 044. R 0.667 0.7 0. 506 L L 0. 44. 094. 0. 506 33. 0.44 +.094.0.506.8 K 0. 975 ( 5) 094. U.33 μ. 8

Kategorzovaná data Vznkají tříděním číselných údajů do ntervalů, které jsou třídam nového znaku. Jednotlvým třídám přřazujeme číselné hodnoty j (střed ntervalu,...). Dskrétní, kardnální, četností kategorzace, pseudo kategorzace. Třída j n j f j F j Délka vláken - 3 50 0. 0. 3-5 4 80 0.3 0.5 50 5-7 6 7 0.88 0.808 7-9 8 48 0.9 Třídy přrozené číselné vyjádření (počet vad) sloučení údajů {,,... K } {,,... K} A a a a K < K Sloučení údajů: n n n 3 * průměr D, H D * třídní nterval H H D * D 3 3 * D 3 * D + ( H D )/ ( D + H )/ délka třídy Δ H D

Volba kategorzace Parametry: D, K,Δ D + K Δ >. ( ) [ ] 0. Δ ( ) 0 < ( ) Δ k Δ D > 00 K nt [ 0.log( ) ] 40 00 f() K nt [. ] < 00 K nt [ + 44..ln( ) ] Unversálně K nt [ 64..( ) 04. ] stejné plochy delší kratší kratší delší ekonstatní délka tříd Ekv pravděpodobnostní prncp. Charakterstky polohy Me... medánová kategore a) Konstantní Δ Medán ~.. /. F Me 05 05 Me + Δ Δ b) obecně: l ~ FMe 05. 05. Me ΔMe. Medán f 05. K K Artmetcký průměr: f. * n. * * f * f ( A) mn pro A K Geometrcký průměr: (kladná data velký rozsah) K K C f j G ( j*) ep f.ln( *) j

Směrodatná odchylka s s ( f. * ) Dorvar Rozptyl Vlastnost: Charakterstky rozptýlení Dor var. Δ. F.( F ) K K. s 0...všechna data v jedné třídě f. Mamálně s ma ( K* - * ) / 4 f f K 0.5 3. Čím větší s tím více se data vzdalují od. K s f.( * ) ( f. * ) K Špčatost Charakterstky asymetre A s f.( * ) s. s 3 f() A s > 0 A s 0 symetre A s > 0 zeškmené vpravo A s < 0 zeškmené vlevo f() A s < 0

n df d f d f f( ) f( ) n!. ( ) ( ) d!. ( ) ( ).. d n!. ( ) + + + + ( ) d epřímá měření Měření{ },..., s Výsledek y f () f (. ) ne-lneární známá funkce průměr-plocha Odhad y, s y......... Taylorův rozvoj : v okolí df() Ef ( ) y f d E d f() () () + ( ) +. E ( ) d 0 s d f() y f() +.. df( ) s Df ( ( ) f( ) ) s D y. ( ) d d df( ). s d s y df( ) d. s n Příklad Měříme poloměr r (,..., ) a máme určt plochu příčného řezu ze znalost, r A π.r A p π. r + π. sr π.( r + s s 4. π. r. s y varační koefcent v s Ap π. r.( + v ) r ) s r Obecně D ( ) E ( ) E ( ) E( ) D( ) + E( ) přesné měření v 0. S 0.. π. r nepřesné měření v 05. S 5.. π. r

Měření Případ více proměnných, s,..., m s m známe f (,..., ) m Vektor průměrů (,,..., m ) s m m f ( ) f ( ) f ( ) f ( ) + ( ) + ( ) + m m f ( ) + ( )( j j ) +... j> m m m f( ) f y f( ) +. ( ) s + cov(, j ) y j> j m f( ) m m f f m m ( ) ( ) f( ) s j s s +...cov(, ) +.. j j> j j> j běžně se zanedbává j Příklad Měření hmotností g a délek L vláken. Účelem je výpočet jemnost př znalost: T g, s, L, s g L Měření jsou nekorelovaná cov (g,l) 0 g g T L L s g +. L.( + v 3 L) L Střední hodnota jemnost souvsí pouze s přesností měření délky

Transformace dg( σ y) dat d Potřeba: Stablzace rozptylu Symetre rozdělení Přblížení k normaltě Předpoklad: ne-konstantní rozptyl, zeškmené rozdělení a ne normalta jsou důsledkem nelneární transformace F(y) původně normálních dat..0 0.5 0.0-0.5 -.0 -.5 ) ( mean(') Rozptyl měření Transformace y g() f ( ) UCL' konst. F[mean(')] mean() 0.0 0.5.0.5.0.5 3.0 g( ) c * σ ( ) f( ) F - () d f ( ) F(UCL') Konstantní relatvní chyba měřění δ σ / σ δ f() d g( ) c * ln( ) Optmální je log transformace Mocnnná transformace Pokud mělo symetrcké rozdělení s konstantním rozptylem σ,je rozdělení y f( ) P nesymetrcké s nekonstantním rozptylem. P P σ y σ P σ.( )... P P P P P P P y +.( ) s +.( )... v. Použtí symetrzační transformace: Z f( ) / P y / Z. Z y P y /. P P P...artmetcký průměr P -...harmoncký průměr P...kvadratcký průměr

Výpočty souvsející s jemností I -tce úseků příze délky L o hmotnostech g. Úsek.L má hmotnost g g v Cm. L g Běžný (nesprávný postup) Cm L CmA g v v v Cm [ v ] v v L L C ma.. C m + g. g + ( g g) / g g Výpočty souvsející s jemností II v Symetrzační transformace Cm ~ g P Cm v Cm v H Cm H v Cm. / v L. Cm g g. L v L g g v C m v L Cm. L g

Výpočty souvsející s jemností III Přepočet jemností: v Cm 000 g T ~ g L T OpětjeP - g T. L v Cm H T 000. T 000 T ení vhodný artmetcký průměr v 000 CmA T A g. L T T artmetcký průměr P Příklad Tkalcovská příručka Příze úkolem je odhadnout Čm T 5 te, v Cm A v Cm H Taylor 000. 75 T 000 5 66. 6 [ vt ] v Cm 000. + 669. T A nesprávně vysoké rozdíl

Teore měření Relace vstup výstup y μ + ε { } známe y P y f() y,,... y, s s měřítko přesnost měření P y μ měřítko správnost S y y y y μ μ μ μ S 0 S 0 P-S P-S P-S P-S Typy odchylek Absolutní odchylka Relatvní odchylka Δ y μ Δ / y ( 00) δ Δ ΔS + Δ y μ + y y Obecně: Δ, Δy, ρ... korelační koefcent δ ( ρ / 3 Δ 0 Δ S Δ.. systematcká odchylka.. náhodná odchylka.. přesnost přístroje, lmtní

P Vyjadřuje třídu přesnost přístroje Adtvní chyby I Chyby nulové hodnoty y nterval neurčtost Δ δ δ Δ 0 Δ 0 Δ 0 Δ 0 L... dolní lmta pracovního ntervalu U... horní lmta pracovního ntervalu R... pracovní rozmezí u - L Redukovaná relatvní odchylka δ R Δ 0 / R Adtvní chyby II P Práh ctlvost: vstupní hodnota c, pro kterou je δ (00%) δr R Δ0 Δ0( Rδ0) c, δ c Rδ0 00 δ p c s c Chceme malé hodnoty δ pro malé (p 0. (0.05)). Spodní mez pracovního ntervalu Δ 0 / p / p S Omezené použtí přístrojů ( jen pro velká )! c

Multplkatvní chyby P (nekonstatní přesnost) Chyby ctlvost: y nterval neurčtost Δ δ δ s. δ s Třída přesnost Mezní přesnost Absolutní odchylka δ S konst. P Δ 0 δ S. U Δ P. Kombnované chyby y nterval neurčtost Δ δ P Δ δ Δ 0 + δ S δ Δ 0 /+ δ δ + R δ R 0 S / S δ0 Δ 0 /R Třída přesnost P /P : δ, P δ 0 δ p + p ( / ), Δ p + p ( ) U δ s S U

Odhady chyb měření I Momentové Δ,,... σ Δ Pro Δ0 (střední hodnota chyb E( Δ ) 0 ) je σδ σ, σ ( ) Pravděpodobnostní nterval Chyby mají symetrckou hustotu pravděpodobnost s E( Δ ) 0 Hustota pravděpodobnost f ( Δ) a dstrbuční funkce F( Δ). P f() -k.σ 0 k.σ μ+ Δ, f( ) f( Δ+ μ) P ( kσ Δ kσ) Fk ( σ) F( kσ) F( kσ) Pro řadu rozdělení platí, že pro P 0.9 je k.64!!! Odhady chyb měření II Kvantlové: Interkvantlová odchylka V tomto ntervalu leží P (-q). 00% chyb. f() q/ -q q/ ~ / q ~ q/ K ( ~ ~ )/ q q/ q/ P... statstcká jstota Mezní chyba měření Střední chyba Pro normální rozdělení (vhodné pro přesná měření). Pravděpodobná chyba: Pro normální rozdělení σ Δ 0683. Chyba pro neznámé rozdělení: P 0.9 Pro řadu rozdělení σ σ σ ΔP K q σ Δ05 ( ~ ~ 075 05 )/... σδ 05. 068.. σ σ Δ0 683 ( ~ ~ 0 845 0585 )/... σ Δ 09 ( ~ ~ 095 005 )/ Δ 09. 65.... σ

Odhady chyb měření III Sčítání dílčích chyb σδ 09. σδ09. () Obecně platí σδ P H σ H fce( P, g ) Šíření chyb měření σ V () σ + cov(, j) m j> H Z 3 [ g ] 6. 38. ( 6. ) / log log P σ... chyba způsobená -tým zdrojem a) nezávslé chyby σv σ geometrcký průměr () b) lneárně závslé (cov σ σ j) σv σ artmetcký průměr () Z Měřcí přístroje τ... rozptyl měřcího přístroje σ... rozptyl měřeného materálu * f ( y) f (, y) f ( ) d f( y) ( μσ, + τ ) Ctlvost měřcích přístrojů y Δy α y S b f( ) ( μ, σ ) f * (, y) (, τ ) f() f*(,y) f(y) M y Δ y dy lm Δ 0 Δ d m m y tg α Δ [jednotky] * [délka]

Sérová Paralelní Kompenzační vazba Kombnace prvků f f [ n,... [ ( )]] y f f f f S n... dy dy dy dyn,... d d dy dy f y n f y Σ y... f n y n y Σ f f f n () S y S [ ] n y n y f f ( y), y S d dy S S. S [ S S ] dy d / Kompenzační vazba je případ vážení! Moduly Přepočet délkových jednotek na fyzkální ma m * ma ma ( m ) + m mn mn * mn * * mn [J] Obyčejně * * ma mn * ma 0 m, m mn mn * mn * ma [d] Modul m [J / d]... násobení

Porovnání dvou měřcích přístrojů Mějme dva měřcí přístroje a a b pro měření téže velčny. O měřené velčně předpokládáme, že má normální rozdělení (μ, σ ) Přístroj a měří se systematckou chybou (vychýlením ) B a a chyby měření ε a mají normální rozdělení (μ, σ a ) Přístroj b měří se systematckou chybou (vychýlením ) B b a chyby měření ε b mají normální rozdělení (μ, σ b ) a b Modely měření: Přístroj a y Ba + + εa Přístroj b y z z Bb + +ε b Pak platí ekorelované chyby měření cov( ε, ε ) cov( ε, ) cov( ε, ) 0 a b a b Ey ( ) B a +μ D(y) σ + σ a Ez ( ) B b +μ D(z) σ + σ b cov( z, y) E( z* y) E( z) * E( y) B * B + μ * ( B + B ) + E( ) ( B μ)*( B μ) E( ) E ( ) σ a b a b a b Kovarance mez výsledky dvou přístrojů je tedy rovna rozptylu měřené velčny

Zpracování dat Měření na stejných vzorcích (y,z )... Standardním způsobem lze určt yzs,, z, sy a kovaranc czy (, ) ( y y)*( z z) Odhad varablty měřeného materálu σ je σ czy (, ) Rozdíl systematckých odchylek Odhad chyby měření pro přístroj a Odhad chyby měření pro přístroj b B B y z a b s y c ( z, y) s c ( z, y) Pro odhad střední hodnoty musíme znát alespoň jedno vychýlení nebo předpokládat, že jedno vychýlení je zanedbatelné. apř. B a 0. μ y B z y σ a σ b z b Testy I Porovnání přesnost přístrojů: H0:σa σb tj. oba přístroje jsou stejně přesné Pomocné velčny u y + z Ba + Bb + * + εa + ε b u y z B B + ε ε a b a b Snadno se určí, že D u) 4 * σ + σ + σ D(v) σ + σ cov(, ) σ σ ( a b a b Pro korelační koefcent platí, že ρ(, ) uv a b σa σb uv a b a b 4 *( σ + σ + σ )*( σ + σ )

Testy II Test hypotézy H0: ρ ( u, v) 0 je shodný s testem hypotézy H0:σa σb Za předpokladu normalty lze pak použít testovací statstku ρ ( uv, )* T ρ ( uv, ) Velčna T má za předpokladu platnost hypotézy H o Studentovo rozdělení s - stupn volnost. Pomocí proměnné v lze testovat hypotézu H0: v 0, což odpovídá hypotéze o stejném vychýlení obou přístrojů H0 : Ba Bb S využtím standardního t testu lze dospět ke statstce v * ( Ba Bb Tv )* σ v σ + σ * σ a b Velčna T v má za předpokladu platnost hypotézy H 0 Studentovo rozdělení s - stupn volnost. Testy III Test hypotézy, že je jeden z přístrojů přesný. Pro případ hypotézy a b (σ resp. σ 0) Pro případ hypotézy tvar H 0 a :σ 0 σσ a b ( σ ) C0 *ln[ σ *( σ + σ * σ a a b má testovací statstka Velčna C 0 má za předpokladu platnost hypotézy H 0 rozdělení χ s jedním stupněm volnost (platí, že 384 ) χ 095.. ]

KALIBRACE Typcký problém př nemožnost přímého měření y... nesnadno měřtelná (hledaná) velčna (T - target) Koncentrace, teplota, omak, vlhkost.... snadno měřtelný sgnál (M - measurement ) Elektrcké napětí, proud, vzdálenost,.... Postup př kalbrac a) Sestavení kalbračního modelu Kalbrační vzorky... esnadná měření y y... y n f(y) Snadná měření... n b) Použtí kalbračního modelu (výpočet predkce ) neznámý vzorek y známé měření y f - ()

Typy kalbrace C - kalbrace ( y... determnstcké ) f ( y, a) +... (nutná nverze př predkc ) ε σ y ce I- kalbrace (... determnstcké) y f (, b) + ε... σ y y y n (přímá predkce ) 0 - kalbrace ( obě proměnné jsou náhodné) y y y f ( + ε, b) + ε... P σ / σ P... mnmalzace kolmých vzdáleností (je třeba znát poměr rozptylů P) Modely působení poruch y G( f (, b), ε ) y adtvní.... y f (, b) + ε multplkatvní.... ln y ln f (, b) +ε λ ( ) ( λ obecné (mocnnné).... y f ) (, b) +ε

Kalbrační přímka I Výchozí data ( y, ),..., n Standardní výpočty parametrů n, y, sy, s, C(, y) ( y y)( ) n C - kalbrace a + a y+ ε, ε ( 0, σ ) 0 C(, y) MČ odhad + ( y y ) s y a y C(,)/ y sy, a 0 a y Predkce y /, a a a y y sy 0 ce + C(, y) ( ) Kalbrační přímka II I - kalbrace ε ε 0 σ y y y y b + b +, (, ) 0 MČ odhad (přímo predkce ) y n Cy (, ) Cy (, ) y y ( ), n + b s s Pro známé P C y /σ O - kalbrace σ c RSC n [ ( (, )) ] sy Ps y0 y Θ+ sy C y Θ + P ( ), Θ Cy (, )

Porovnání C a I kalbrace Platí, že ( y y) abs( y y) < abs( y y) n n ce σ e b sy n ( ) + b n sy ( y y) K < a) y n je blíže k centru než y ce, b) pro σ c 0 je K a, y n y ce c) I - kalbrace lépe vysthuje chování dat v oblast centra (, y) a C - kalbrace na krajích, d) pro je I - kalbrace lepší v oblast MSE E ( y y ) y e y e ( y s + σ / b ; y+ s + σ / b ) ce y Příklad C - kalbrace.54+ 0.947y, ce.68+. 06 I - kalbrace y n 43. + 0. 96 číslo měření výsledek y měření 5 4 6,5 3 4,5 6,5 4 5 6,5 5 5 8 6 6 6,5 7 6,5 8 8 6,5 9 9 7,75 0,5 0 8 9,5 9,5 0,5 3 0,5

Kalbrační přímky Ym6.4808 Xm8.6346 S y 5.8590 S 6.07 C(,y)5.536 0 8 6 4 dm.377 dh 4.955 I kalbrace C kalbrace 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 Výběr typu kalbrace Proměnná (M) : obyčejně dost přesně stanovená (elektrcká velčna), ε zahrnuje především neuvažované proměnné (teplota,...) σ... může být nekonstantní Proměnná y (T): určená z eterních nformací (jné přístroje, etalony,... ), ε y zahrnuje chyby měření, σ y.... je obyčejně rostoucí funkcí y. Poměr rozptylů P σ y / σ se může měnt v mezích (0, ). I- nebo C- na základě rozptylů nebo použtí kalbrace.