Кіріспе

Статистиканың саласы

Математикалық статистика – бұл статистикалық деректерді жинау тәсілдерінен өзгеше, математиканың бір саласы – ықтималдықтар теориясын статистикаға қолдану. Бұл үшін математикалық талдау, сызықтық алгебра, стохастикалық талдау, дифференциалдық теңдеулер және өлшемдер теориясы сияқты арнайы математикалық әдістер қолданылады.

Кіріспе

Статистикалық деректерді жинау зерттеулерді жоспарлаумен, әсіресе кездейсоқ эксперименттерді жобалаумен және кездейсоқ үлгі алу арқылы сауалнамаларды жоспарлаумен байланысты. Деректерді бастапқы талдау көбінесе зерттеу жүргізілгенге дейін белгіленген зерттеу хаттамасына сәйкес жүргізіледі. Зерттеуден алынған деректерді бастапқы нәтижелерге негізделген қосымша гипотезаларды қарастыру немесе жаңа зерттеулерді ұсыну үшін де талдауға болады. Жоспарланған зерттеуден алынған деректерді қайта талдау деректерді талдау құралдарын қолданады, ал осы процестің өзі математикалық статистика болып табылады. Деректерді талдау келесіге бөлінеді:

сипаттамалық статистика – деректерді сипаттайтын, яғни деректерді және олардың ерекше қасиеттерін қорытындылайтын статистиканың бір бөлігі. қорытынды статистика – деректерден қорытынды шығаратын статистиканың бір бөлігі (деректер үшін белгілі бір модельді пайдалана отырып): Мысалы, қорытынды статистика деректерге модельді таңдауды, деректердің нақты модельдің шарттарына сай келетінін тексеруді және осыған байланысты белгісіздікті сандық өлшеуді (мысалы, сенімділік интервалдарын қолдану) қамтиды. Деректерді талдау құралдары кездейсоқ зерттеулерден алынған деректерде ең жақсы жұмыс істейді, бірақ олар басқа да деректерге қолданылады. Мысалы, табиғи эксперименттер мен байқау зерттеулерінен, онда қорытынды статистикалықтың таңдаған моделіне байланысты болады және де субъективті.

Ықтималдық үлестірілімдері

Ықтималдық үлестірімі – кездейсоқ эксперимент, сауалнама немесе статистикалық қорытындылау процедурасының мүмкін нәтижелерінің әрбір өлшенетін кіші жиынына ықтималдық тағайындайтын функция. Мысалдар сандық емес үлгі кеңістігіне ие эксперименттерде кездеседі, онда үлестіру категориялық үлестіру болады; үлгі кеңістігі дискретті кездейсоқ айнымалылармен кодталған эксперименттерде, онда үлестіру ықтималдық массалық функциясымен сипатталады; және үздіксіз кездейсоқ айнымалылармен кодталған үлгі кеңістігіне ие эксперименттерде, онда үлестіру ықтималдық тығыздық функциясымен сипатталады. Ұзақ уақыт аралығында анықталған стохастикалық процестерді қамтитын күрделі эксперименттерге көбінесе жалпы ықтималдық өлшемдерді қолдану қажет болуы мүмкін. Ықтималдық үлестірімі бірөлшемді немесе көпөлшемді болуы мүмкін. Бірөлшемді үлестіру бір кездейсоқ айнымалының әртүрлі мәндерді қабылдау ықтималдығын көрсетеді; көпөлшемді үлестіру (бірлескен ықтималдық үлестіру) екі немесе одан көп кездейсоқ айнымалылар жиынтығы – кездейсоқ вектордың әртүрлі мәндер комбинацияларын қабылдау ықтималдығын көрсетеді. Маңызды және жиі кездесетін бірөлшемді ықтималдық үлестірілімдеріне биномдық үлестіру, гипергеометриялық үлестіру және қалыпты үлестіру жатады. Көпөлшемді қалыпты үлестіру – жиі кездесетін көпөлшемді үлестіру.

Регрессия

Статистикада регрессиялық талдау – айнымалылар арасындағы қатынастарды бағалаудың статистикалық процесі. Ол тәуелді айнымалы мен бір немесе бірнеше тәуелсіз айнымалылар арасындағы қатынасқа назар аударғанда, бірнеше айнымалыларды модельдеу және талдаудың көптеген жолдарын қамтиды. Нақтырақ айтқанда, регрессиялық талдау тәуелді айнымалының (немесе ‘критерий айнымалының’) типік мәні тәуелсіз айнымалылардың кез келгені өзгерген кезде, ал қалған тәуелсіз айнымалылар тұрақты ұсталғанда қалай өзгеретінін түсінуге көмектеседі. Көбінесе регрессиялық талдау тәуелсіз айнымалылар берілгенде тәуелді айнымалының шартты күтімін, яғни тәуелсіз айнымалылар бекітілгенде тәуелді айнымалының орташа мәнін бағалайды. Аз жиілікте назар тәуелсіз айнымалылардың берілгенде тәуелді айнымалының шартты үлестірілімінің квантиліне немесе басқа орналасу параметріне аударылады. Барлық жағдайларда бағалау нысаны тәуелсіз айнымалылардың функциясы болып табылады, ол регрессия функциясы деп аталады. Регрессиялық талдау кезінде, ықтималдық үлестірімімен сипатталатын регрессия функциясы төңірегіндегі тәуелді айнымалының өзгеруін сипаттау да маңызды. Регрессиялық талдауды жүргізу үшін көптеген техникалар әзірленді. Сызықтық регрессия сияқты таныс әдістер параметрлік болып табылады, себебі регрессия функциясы деректерден бағаланатын шекті сандағы белгісіз параметрлер арқылы анықталады (мысалы, ең кіші квадраттар әдісін қолдану арқылы). Параметриялық емес регрессия – регрессия функциясының шексіз өлшемді болуы мүмкін функциялар жиынтығында жатуына мүмкіндік беретін техникаларды білдіреді.

Параметриялық емес статистика

Параметриялық емес статистика – бұл ықтималдық үлестірілімдерінің параметрленген отбасыларына негізделмеген деректерден есептелген мәндер. Олар сипаттамалық және қорытынды статистиканы қамтиды. Типтік параметрлер – күту, дисперсия және т.б. Параметриялық статистикадан өзгеше, параметриялық емес статистика бағаланатын айнымалылардың ықтималдық үлестірімі туралы ешқандай болжам жасамайды. Параметриялық емес әдістер рейтингтік тәртіптегі популяцияларды зерттеу үшін кеңінен қолданылады (мысалы, бірден төрт жұлдызға дейінгі фильмдерге жазылған пікірлер). Деректерде реттілік болғанда, бірақ нақты сандық интерпретациясы болмағанда, мысалы, қалауларды бағалау кезінде, параметриялық емес әдістерді қолдану қажет болуы мүмкін. Өлшеу деңгейі тұрғысынан, параметриялық емес әдістер "реттік" деректерді тудырады. Параметриялық емес әдістер азырақ болжамдар жасайтындықтан, олардың қолданылу аймағы тиісті параметриялық әдістерге қарағанда әлдеқайда кең. Атап айтқанда, оларды қолданылатын мәселе туралы ақпарат аз болған жағдайларда қолдануға болады. Сонымен қатар, азырақ болжамдарға сүйенудің нәтижесінде, параметриялық емес әдістер сенімдірек болады. Параметриялық емес әдістердің бір кемшілігі – олар болжамдарға сүйенбегендіктен, әдетте, параметрлік әдістерге қарағанда нашаррақ күшке ие. Төмен қуаттылыққа ие параметриялық емес тесттер мәселелі, себебі осы әдістер көбінесе үлгі мөлшері шағын болғанда қолданылады. Олар ғылыми есептеулерді, талдауды және оптимизацияны кеңінен пайдаланады; эксперименттерді жобалау үшін статистиктер алгебра мен комбинаториканы қолданады. Бірақ статистикалық тәжірибе көбінесе ықтималдық пен шешім қабылдау теориясына сүйенсе де, олардың қолданылуы кейде күмәнді болуы мүмкін.