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1、1.总体(母体),2.样本(子样),3.样本大小,x,随机误差的正态分布,随机事件以统计形式表现的规律性称为统计规律。随机误差对测定结果的影响是服从统计规律的。1.频率分布例如有一矿石样品,在相同条件下测定Ni的百分含量。共有90个测定值,这些测定值彼此独立,属随机变量。,为了研究测量数据分布的规律性,按如下步骤编制频数分布表和绘制出频数分布直方图,以便进行考察。1.算出极差 R=1.74-1.49=0.252.确定组数和组距组数视样本容量而定,本例分成9组。,4.绘直方图,测量数据有明显的集中趋势数据有离散性这种既分散又集中的特性,就是其规律性。绘直方图以组值范围为横坐标,以频数为纵坐标绘制
2、直方图。,第三节 有限实验数据的统计处理,一、偶然误差的正态分布,正态分布的概率密度函数式,1x 表示测量值,y 为测量值出现的概率密度2正态分布的两个重要参数(1)为无限次测量的总体均值,表示无限个数据的 集中趋势(无系统误差时即为真值)(2)是总体标准差,表示数据的离散程度3x-为偶然误差,x=时,y 最大大部分测量值集中 在算术平均值附近曲线以x=的直线为对称正负误差 出现的概率相等当x 或时,曲线渐进x 轴,小误差出现的几率大,大误差出现的 几率小,极大误差出现的几率极小,,y,数据分散,曲线平坦,y,数据集中,曲线尖锐测量值都落在,总概率为1,以x-y作图,特点,(一)偶然误差的区间
3、概率,从,所有测量值出现的总概率P为1,即,偶然误差的区间概率P用一定区间的积分面积表示 该范围内测量值出现的概率,正态分布概率积分表,二.平均值的置信区间,标准正态分布曲线,正态分布与 t 分布区别,1正态分布描述无限次测量数据 t 分布描述有限次测量数据 2正态分布横坐标为 u,t 分布横坐标为 t,3两者所包含面积均是一定范围内测量值出现的概率P 正态分布:P 随u 变化;u 一定,P一定 t 分布:P 随 t 和f 变化;t 一定,概率P与f 有关,,两个重要概念,置信度(置信水平)P:某一 t 值时,测量值出现 在 t s范围内的概率,显著性水平:落在此范围之外的概率,或tP,f,(
4、二)、平均值的精密度和平均值的置信区间,1平均值的精密度(平均值的标准偏差),注:通常3-4次或59次测定足够,例:,总体平均值标准差与单次测量值标准差的关系,有限次测量平均值标准差与单次测量值标准差的关系,例 若某样品经4次测定,标准偏差是20.5ppm,平均值是144ppm。求平均值的标准偏差。,2平均值的置信区间,(1)由单次测量结果估计的置信区间(2)由多次测量的样本平均值估计的置信区间(3)由少量测定结果均值估计的置信区间,置信区间:一定置信度下,以测量结果为中心,包 括总体均值的可信范围平均值的置信区间:一定置信度下,以测量结果的 均值为中心,包括总体均值的可信范围置信限:,结论:
5、置信度越高,置信区间越大,估计区间包含真值的可能性 置信区间反映估计的精密度 置信度说明估计的把握程度,练习,例1:如何理解,解:,练习,例2:对某未知试样中CL-的百分含量进行测定,4次结果 为47.64%,47.69%,47.52%,47.55%,计算置信度为90%,95%和99%时的总体均值的置信区间,解:,测定结果离群值弃舍,Q检验法,例1 测定某溶液c,得结果:0.1014,0.1012,0.1016,0.1025,问:0.1025是否应弃去?(置信度为90%),0.1025应该保留,例2 4次测定某试样中氯的质量分数,结果分别为0.3018、0.3034、0.3038和0.3042
6、。如再测定一次,那么用Q法检验时,可以保留的最低值或最高值各应为多少(P=0.90)?,解:先检验0.3018是否应舍去。查表Q 0.90,4=0.76,根据Q检验法有,=0.67,因Q计算 Q 0.90,4(0.76),故0.3018应该保留(P0.90)。如第5次测定得一最低值x1,因此,查表Q 0.90,5=0.64。如欲x1 可以保留(P=0.90),则需Q1 0.64,以Q0.64求解x1的最小边界值,即,解之得x10.2975,若第5次测定得一最高值x2,则有,同理求解x2 得最大边界值,即,0.64,解之得x20.3083依题意,如再测定一次,可以保留得最低值和最高值分别为0.2
7、975和0.3083(P=0.90)。,显著性检验,总体均值的检验t检验法,平均值与标准值比较已知真值的t检验(准确度显著性检验),例5-4:某化验室测定CaO的质量分数为30.43%的某样品中CaO的含量,得如下结果:问此测定有无系统误差?(给定=0.05%),分析结果的数据处理与报告,(1)根据实验记录,将测定结果按大小排列(2)用Q检验法检验有无离群值,并将离群值舍弃(3)根据所有保留值求出平均值、平均偏差、标准偏差、变异系数CV(4)求出置信水平为95时的置信区间,例题用某种分析铁的方法测定含铁量为20.50的标准样品,得到如下结果:20.48,20.51,20.53,20.53,20
8、.54和20.60,请回答下列问题:(1)20.60的数据是否应弃舍(0.05)?(2)平均值表示的置信区间(P=95).(3)应如何正确的表达分析结果?(4)该分析方法是否存在系统误差(0.05)?,第四节 提高分析结果准确度的方法,1选择合适的分析方法 例:测全Fe 含量 K2Cr2O7 法 40.20%0.2%40.20%比色法 40.20%2.0%40.20%,2减小测量误差1)称量 例:天平一次的称量误差为 0.0001g,两次的称量误差为 0.0002g,RE%0.1%,计算最少称样量?,2)滴定 例:滴定管一次的读数误差为0.01mL,两次的读数误差为 0.02mL,RE%0.1%,计算最少移液体积?,3消除测量过程中的系统误差1)校准仪器:消除仪器的误差2)空白试验:消除试剂误差3)对照实验:消除方法误差4)校正方法4增加平行测定次数,一般测34次以减小偶然误差,