Ugrás a fő tartalomhoz

Statisztika

A statisztika a valóság számszerű információinak megfigyelésére, összegzésére, elemzésére és modellezésére irányuló gyakorlati tevékenység és tudomány.

— Wikipédia

Definíció

Független azonos eloszlású, valószínűségi változók egy X1,X2,…XnX_1, X_2, \dots X_n sorozatát mintának nevezzük.

A valószínűségi változók egy konkrét ω\omega eseményre való kiértékelését azaz a X1(ω)=x1,X2(ω)=x2,…,Xn(ω)=xnX_1(\omega) = x_1 , X_2(\omega) = x_2 , \dots, X_n(\omega) = x_n sorozatot a minta realizációjának nevezzük.

Az (n−1)(n-1) számot a minta szabadsági fokának nevezzük.

Minta például:

  • egy hét napi középhőmérsékletei
  • egy osztály testmagasságai
  • egy részvény napi árfolyama

A statisztika, mint tudományág minták elemzésével foglalkozik.

Definíció (Statisztikai függvény)

Statisztika függvénynek (vagy röviden csak statisztikának) nevezzük az olyan többváltozós függvényeket, melyek értelmezési tartománya minta elemeit helyettesítjük.

Ez a definíció lehetővé teszi számunkra, az adathalmaz leírását, illetve következtetéséket felállítását is.

Statisztika például a jól ismert és gyakran előforduló átlag, szórás, módusz és medián.

Nevezetes statisztikák​

Tekintsük adottnak az X=X1,X2,…XnX = X_1, X_2, \dots X_n mintát, ekkor statisztikák a következők.

Mintaátlag​

A minta elemeinek összege osztva a minta számosságával.

X‾=1n∑i=1nXi\overline{X} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n}{X_i}
megjegyzés

Ez éppen a várható érték E(X)\E(X).

Tapasztalati szórás​

Az mintaelemek átlagtól való átlagos abszolút eltérés.

sn=1n∑i=1n(Xi−X‾)2s_n = \sqrt{\frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n}{\left( X_i - \overline{X} \right)^2}}
megjegyzés

A tapasztalati elnevezés arra utal, hogy a minta elemei alapján áll elő.

Korrigált tapasztalati szórás​

sn∗=1n−1∑i=1n(Xi−X‾)2s_n^* = \sqrt{\frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^{n}{\left( X_i - \overline{X} \right)^2}}
megjegyzés

Tehát nem az elemszámmal hanem a minta szabadsági fokával osztunk.

Tapasztalati momentum​

Legyen k∈N+k \in \mathbb{N}^+, ekkor a kk-adik tapasztalati momentum:

mk=1n∑i=1nXikm_k = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n}{X_i^k}

Tapasztalati medián​

A leggyakrabban előforduló érték.

Rendezett minta​

Az X=X1,…,XnX = X_1, \dots, X_n minta rendezése nem csökkenő sorrendben: X1∗≤⋯≤Xn∗X_1^* \le \dots \le X_n^*.

Tapasztalati módusz​

A rendezett minta

  • középső (Xn+12∗X^*_{\frac{n+1}{2}}) eleme, ha a minta számossága páratlan
  • a két középső elemek (Xn2∗X^*_{\frac{n}{2}} és Xn+12∗X^*_{\frac{n+1}{2}}) átlaga, ha a minta számossága páros

Terjedelem​

A rendezett minta utolsó és első elemének különbsége.

R=Xn∗−X1∗R = X_n^* - X_1^*

Kvantilis​

A qzq_z kvantilis alatt a minta egy olyan feloszlását értjük, ahol a mintaelemek zz-ed része legfeljebb a további (1−z)(1-z)-ed része pedig legalább a qzq_z értéket veszi fel.

Kvartilis​

Kvartilisnek nevezzük a

  • Q1=q14Q_1 = q_{\frac{1}{4}}: alsó (vagy első) kvartilis
  • Q2=q12Q_2 = q_{\frac{1}{2}}: medián
  • Q3=q34Q_3 = q_{\frac{3}{4}}: felső kvartilis

kvantiliseket.

A Big Data tárgyról ismert Pokémon adathalmaz HP értékeinek kvartilisei:

KvartilisÉrték
Q1Q_150
Q2Q_265
Q3Q_380