DISTRIBUZIONE BINOMIALE

E

DISTRIBUZIONE CAMPIONARIA

 

INTRODUCIAMO LA

STATISTICA INFERENZIALE

DISCUTENDO DUE PROBLEMI:

PROBLEMA 1

IN BASE A QUANTO SAPPIAMO SULLA BIOLOGIA DELL’ORGANISMO X, SI FA L’IPOTESI CHE CI SIA UGUALE PROBABILITA’ CHE UN UOVO FECONDATO DIA ORIGINE A UN MASCHIO O UNA FEMMINA.

PRENDIAMO UN

CAMPIONE CASUALE SEMPLICE

DI 100 UOVA FECONDATE DA UNA POPOLAZIONE DI MILIONI DI UOVA FECONDATE IN UNA GROSSA FATTORIA. PER CAMPIONE CASUALE SEMPLICE SI DEVE INTENDERE CHE :

 

SE n ELEMENTI DI UNA POPOLAZIONE SONO SCELTI IN MODO CHE OGNI INSIEME DI n ELEMENTI HA UGUALE PROBABILITA’ DI ESSERE SCELTO

GLI n ELEMENTI COSTITUISCONO UN CAMPIONE CASUALE SEMPLICE.

 

NEL NOSTRO CASO GLI n ELEMENTI SONO COSTITUITI DALLE 100 UOVA FECONDATE LE CONCLUSIONI CHE TRARREMO PRESUPPONGONO CHE IL CAMPIONAMENTO E’ STATO ESEGUITO IN MODO CASUALE COSI’ COME SI E’ SPECIFICATO.

IL CAMPIONAMENTO CASUALE E’ IMPORTANTE PERCHE’ LE CONCLUSIONI CHE SE NE POSSONO TRARRE SONO RELATIVE ALLA INTERA POPOLAZIONE E NON, PER ESEMPIO, GIUSTO AL SOTTOINSIEME DELLA POPOLAZIONE CON  UOVA FECONDATE CHE GALLEGGIANO, SE IMMERSE IN ACQUA, A CAUSA DELLA LORO DIFFERENTE DENSITA’. INOLTRE E’ IMPORTANTE NOTARE CHE POTREBBE ESSERCI UNA RELAZIONE TRA LA DENSITA’ DELLE UOVA FECONDATE E LA LORO PROBABILITA’ DI ORIGINARE UN SESSO O L’ALTRO.

NELLA TABELLA RIPORTIAMO ALCUNI DEI 101 POSSIBILI RISULTATI (DA 0 A 100 UOVA CHE SI SVILUPPANO IN MASCHI) DAL CAMPIONAMENTO DI 100 UOVA.

 

 

 

CAMPIONE

(100 UOVA PER CAMPIONE)

UOVA CHE ORIGINANO MASCHI

UOVA CHE ORIGINANO FEMMINE

                         1

50                                          

50                                                                    

                         2

45                                           

55                                                                     

                         3

40                                              

60                                                                    

                         4

35                                               

65                                                                    

                         5

30                                              

70                                                                    

                         6

25                                              

75                                                                    

                         6

20                                              

80                                                                     

                         8

15                                              

85                                                                    

                         9

10                                              

90                                                                     

 

IN QUESTA TABELLA ENTRO QUALI LIMITI ACCETTIAMO L’IPOTESI CHE UN UOVO FECONDATO HA UGUALI PROBABILITA’ DI SILUPPARSI COME MASCHIO O COME FEMMINA?

 

 

 
 
PROBLEMA 2

ESTRAIAMO UN CAMPIONE CASUALE SEMPLICE DA UN CAMPO DI GIRASOLI CON UNA POPOLAZIONE DI MILIONI DI SEMI.

DETERMINIAMO LA MEDIA E LA DEVIAZIONE STANDARD CAMPIONARIE.

VOGLIAMO USARE QUESTI STATISTICS PER INFERIRE SUI PARAMETRI DELLA POPOLAZIONE.

UNA INFERENZA STATISTICA COSTITUISCE UNA GENERALIZZAZIONE CHE APPLICHIAMO ALLA POPOLAZIONE FONDATA SULLE INFORMAZIONI DESUNTE DA UN CAMPIONE.

·      QUANTO AFFIDABILE(ACCURATA) PUO’ ESSERE LA NOSTRA INFERENZA?

·       QUANTO E’ VICINA LA NOSTRA INFERENZA AL VALORE VERO DEL PARAMETRO?

·      POSSIAMO RISPONDERE IN MODO QUANTITATIVO A QUESTA DOMANDA SULLA AFFIDABILITA?

 

PER POTER TRATTARE I DUE PROBLEMI IMPOSTATI DOBBIAMO STUDIARE LA PROBABILITA’ E LE DISTRIBUZIONI DI PROBABILITA’ .


PROBABILITA’

LA PROBABILITA’ DI UN EVENTO

E’ DATA DAL RAPPORTO TRA IL

NUMERO DI CASI FAVOREVOLI ALL’EVENTO ED IL

NUMERO DI CASI POSSIBILI

PURCHE’ TUTTI I CASI SIANO EGUALMENTE POSSIBILI

 

ESEMPIO:LANCIO A TESTA T O CROCE C DI UNA MONETA. GLI EVENTI O CASI POSSIBILI SONO DUE T O C E SONO

MUTUAMENTE ESCLUSIVI

INFATTI IN UN LANCIO L’USCITA DI T PRECLUDE LA USCITA DI C E VICEVERSA. INOLTRE I CASI T O C SONO EGUALMENTE POSSIBILI (A MENO CHE LA MONETA NON SIA TRUCCATA) ED E’ ESCLUSO IL CASO IN CUI LA MONETA POSSA RESTARE IN EQUILIBRIO DI TAGLIO.

 

 

 

QUINDI CASI POSSIBILI = 2

E FAVOREVOLI

ALL’USCITA DI T = 1: pT = ½

ALL’USCITA DI C = 1: pC = ½

ALL’USCITA DI T O C p = pT + pC=1

CONSIDERIAMO ORA IL CASO DEL LANCIO DI UNA MONETA DUE VOLTE DI SEGUITO : LE USCITE POSSIBILI ED UGUALMENTE PROBABILI SONO 4 E SONO RIPORTATE IN TABELLA

 

LANCIO 1

LANCIO 2

T

C

T

T

2

0

T

C

1

1

C

T

1

1

C

C

0

2

 

ANCHE IN QUESTO ESEMPIO DEDUCIAMO, IN ACCORDO ALLA DEFINIZIONE DI PROBABILITA’, CHE:

1.  LA PROBABILITA’ DI UN EVENTO E’ DATA DAL NUMERO DI USCITE A CUI SIAMO INTERESSATI DIVISO IL NUMERO DI TUTTE LE POSSIBILI USCITE: COSI’ LA PROBABILITA’ CHE ESCA TESTA IN 4 LANCI E’ 2/4 POICHE’ CI SONO 4 POSSIBILI USCITE E 2 DI ESSE DANNO TESTA.

2.  L’USCITA DI 2 TESTE E DI UNA TESTA IN DUE LANCI SUCCESSIVI SONO DUE EVENTI MUTUAMENTE ESCLUSIVI PERCHE’NON SI POSSONO OTTENERE SIMULTANEAMENTE. LA PROBABILITA’ DI OTTENERE O DUE TESTE O UNA TESTA IN DUE LANCI E’ LA SOMMA DELLE PROBABILITA’ PER L’USCITA DI DUE TESTE (1/4) E DI UNA TESTA (2/4): p=1/4+2/4=3/4

POTETE VERIFICARE LA RELAZIONE ANALIZZANDO I RISULTATI DELLA TABELLA.

3.  I LANCI SUCCESSIVI DI UNA MONETA SONO EVENTI INDIPENDENTI:CIO’ CHE ACCADE AL PRIMO LANCIO NON HA NESSUNA INFLUENZA SUL SECONDO LANCIO O SUI SUCCESSIVI. LA PROBABILITA’ DI OTTENERE 1 TESTA E UNA TESTA IN DUE LANCI SUCCESSIVI E’ DATA DAL PRODOTTO DELLE RISPETTIVE PROBABILITA’ DI USCITA: 1/2Î1/2=1/4

DA QESTI ESEMPI POSSIAMO DEDURRE LE LEGGI DELLA PROBABILITA’ CHE CI SERVONO RIPORTATE NELLA TABELLA

 

 

1.      LA PROBABILITA’ TOTALE DI DUE O PIU’ EVENTI MUTUAMENTE ESCLUSIVI E’ LA SOMMA DELLE PROBABILITA’ DEI SINGOLI EVENTI.

2.      LA PROBABILITA’ DI DUE O PIU’ EVENTI INDIPENDENTI E’ DATA DAL PRODOTTO DELLE RISPETTIVE PROBABILITA’

 

 

PARTIAMO DA DISTRIBUZIONI DI PROBABILITA’ DISCRETE:

 

DISTRIBUZIONE BINOMIALE

LA STATISTICA SI FONDA SULL’USO DI DISTRIBUZIONI DI PROBABILITA’

ESISTONO DIVERSE DISTRIBUZIONI DI PROBABILITA’, DETERMINATE DAL TIPO DI PROBLEMA CHE SI DEVE RISOLVERE. CONSIDERIAMO PER PRIMA UNA DISTRIBUZIONE CHE E’DI NOTEVOLE UTILITA’ PER I PROBLEMI DI BIOLOGIA E HA ANHE LA PIACEVOLE CARATTERISTICA DI ESSERE RELATIVAMENTE SEMPLICE DA CAPIRE :LA DISTRIBUZIONE BINOMIALE

ANALIZZIAMO NUOVAMENTE LA TABELLA DI PREVISIONE DEGLI ESITI DEI LANCI A TESTA E CROCE DI UNA MONETA

 

LANCIO 1

LANCIO 2

T

pT

C

pC

T

T

2

0.25

0

0.75

T

C

1

0.25

1

0.75

C

T

1

0.25

1

0.75

C

C

0

0.25

2

0.75


L’ISTOGRAMMA CHE SI TRAE DAI DATI DI TABELLA PER L’USCITA IN DUE LANCI CONSECUTIVI DI 0,1 O 2 TESTE RAPPRESENTA UNA PARTICOLARE DISTRIBUZIONE DI PROBABILITA’ BINOMIALE.

 


CERCHIAMO DI RIPORTARE CIO’ CHE CI SERVE PER CAPIRE LA DISTRIBUZIONE BINOMIALE:

 

1.  IL RISULTATO DEI LANCI E’ UNA VARIABILE CASUALE

UNA VARIABILE CASUALE E’ IL RISULTATO DI UN ESPERIMENTO

(COME DUE O PIU’ LANCI DI UNA MONETA)

CHE ASSUME VALORI DIVERSI  CON SPECIFICHE PROBABILITA’.

IN QUESTO CASO I VALORI DELLA VARIABILE CASUALE VANNO DA DA 0 A 2 TESTE E LE PROBABILITA’ SONO 0.25 PER 0 O 2 TESTE E 0.5 PER UNA TESTA.

 

2.  NEL CASO ANALIZZATO LA VARIABILE CASUALE E’ UNA VARIABILE CASUALE DISCRETA POICHE’ C’E’ UN NUMERO FINITO DI VALORI POSSIBILI DISTINTI – TRE NEL NOSTRO CASO (0, 1, E 2 TESTE).

LA CONCENTRAZIONE DI SUCCINATO DEIDROGENASI IN UNA FRAZIONE CELLULARE E’ INVECE UNA VARIABILE CASUALE CONTINUA POICHE’ POTREBBE ASSUMERE I VALORI 1.5 O 1.52 O 1.5224 OPPURE 1.52246754 ECC.

IL NUMERO DEI DECIMALI E’ DETERMINATO SOLO DALLA SENSIBILITA’ DELLO STRUMENTO DI MISURA.

 

3.  L’ESPERIMENTO CHE ABBIAMO ESEGUITO E’ COSTITUITO DA DUE LANCI DI UNA MONETA.

L’ESPERIMENTO E’ CONSISTITO IN UN NUMERO n DI PROVE IDENTICHE (NEL NOSTRO CASO n = 2)

CI SONO SOLO DUE RISULTATI POSSIBILI PER CIASCUNA PROVA (TESTA O CROCE) ECCO PERCHE’ PARLIAMO DI DISRIBUZIONE BINOMIALE.

 

LA PROBABILITA’ DI UN USCITA (TESTA) RIMANE LA STESSA PER OGNI LANCIO E I LANCI SONO INDIPENDENTI NEL SENSO CHE IL RISULTATO DI UNA PROVA NON HA ALCUNA INFLUENZA SUL RISULTATO DELL’ALTRA.

 

LA PROBABILITÀ  DEI RISULTATI NELLE SINGOLE PROVE NON E’ NECESSARIO CHE SIA LA  STESSA: NEL CASO DI UNA MONETA BEN EQUILIBRATA LA PROBABILITA’ DELL’USCITA TESTA, IN OGNI SINGOLA PROVA E’ ½  MA  POTREMMO AVERE UNA DISTRIBUZIONE BINOMIALE PER UNA MONETA TRUCCATA (SI DICE CON BIAS) CON 0.25 DI PROBABILITÀ DI AVERE TESTA PER LA SINGOLA PROVA E 0.75 DI AVERE CROCE.

 

LA SOMMA DELLE DUE PROBABILITÀ DEVE SEMPRE DARE 1 POICHÉ POSSONO ACCADERE SOLO DUE COSE (PRESUMENDO CHE LA MONETA NON RIMANGA IN EQUILIBRIO SU UN LATO).

 

COME È FATTA UNA DISTRIBUZIONE BINOMIALE PER LA NOSTRA MONETA TRUCCATA (BIASED) ?

 

LANCIO 1

pT

LANCIO 2

pT

T

 PB

T

0.25

T

0.25

2

0.25 × 0.25 = 0.0625

T

0.25

C

0.75

1

0.25 × 0.75 = 0.1875

C

0.75

T

0.25

1

0.75 × 0.25 = 0.1875

C

0.75

C

0.75

0

0.75 × 0.75 = 0.5625

La somma delle probabilità nell’ultima colonna è 1.

PB RAPPRESENTA LA PROBABILITA’ DI OTTENERE IN 4 LANCI 2 TESTE O 1 TESTA O 0 TESTE.

L’ISTOGRAMMA DI QUESTA DISTRIBUZIONE BINOMIALE E’ RIPORTATO NELLA FIGURA


 

 

 


ECCO LA DISTRIBUZIONE BINOMIALE SU TRE LANCI DI UNA MONETA EQUA ED IL RISPETTIVO ISTOGRAMMA.

 

LANCIO 1

LANCIO 2

LANCIO 3

pT

T

T

T

T

1/8

3

T

T

C

1/8

2

T

C

T

1/8

2

C

T

T

1/8

2

T

C

C

1/8

1

C

T

C

1/8

1

C

C

T

1/8

1

C

C

C

1/8

0

 

 

 


 


VEDIAMO COME DETERMINIAMO LA PROBABILITÀ DI AVERE UNA VOLTA TESTA SU TRE LANCI:

 

1.  LA PROBABILITÀ DI AVERE UNA VOLTA TESTA È (1/2)

 

2.  LA PROBABILITÀ DI AVERE DUE VOLTE CROCE È (1/2) × (1/2)

 

3.  LA PROBABILITÀ DI AVERE I SEGNI TESTA E CROCE CHE SI PRESENTANO IN UN CERTO ORDINE E CIOE’ DI UNA PARTICOLARE  PERMUTAZIONE DI UNA VOLTA TESTA E DUE VOLTE CROCE (per es. TCC) è: (1/2) × (1/2) × (1/2) = 1/8

 

4.  MA CI SONO TRE PERMUTAZIONI CHE DARANNO UNA TESTA E DUE CROCI:

TCC - CTC – CCT

 

5.  POICHÉ CIASCUNA DI QUESTE PERMUTAZIONI, MUTUAMENTE ESCLUSIVE, CI DAREBBE UNA TESTA SU TRE LANCI, LA PROBABILITÀ DI AVERE UNA TESTA SU TRE LANCI È: 3×(1/8) = 3/8

 

QUINDI LA PROBABILITÀ CHE SI VERIFICHI UN EVENTO IN UNA DISTRIBUZIONE BINOMIALE È:

(il numero delle permutazioni) x (la probabilità di avere una delle permutazioni)

 

AD ESEMPIO, LA PROBABILITÀ DI AVERE 3 VOLTE TESTA E 7 VOLTE CROCE È DETERMINATA COME SEGUE:

(1/2)3   PROBABILITÀ DI AVERE 3 TESTE

(1/2)7   PROBABILITÀ DI AVERE 7 CROCI

(1/2)3 (1/2)7   PROBABILITÀ DI AVERE UNA PERMUTAZIONE DI 3 TESTE E SETTE CROCI.

 

CON QUESTO RAGIONAMENTO ABBIAMO RICAVATO LA PRIMA PARTE DELLA FORMULA CHE CI SERVE PER IL CALCOLO DELLA DISTRIBUZIONE BINOMIALE:

(la probabilità di avere una delle permutazioni)

 

RICAVIAMO ORA

il numero delle permutazioni

MEDIANTE UN ESEMPIO:

SE ABBIAMO TRE LETTERE DIVERSE QUANTE PERMUTAZIONI POSSIAMO AVERE?

LA RISPOSTA È SEI.

ABC – ACB – BAC – BCA – CAB – CBA

INFATTI CI SONO TRE LETTERE TRA CUI SCEGLIERE PER LA PRIMA POSIZIONE.

Þ A – B – C  3

UNA VOLTA CHE UNA LETTERA È STATA SCELTA PER LA PRIMA POSIZIONE RIMANGONO DUE LETTERE PER LA POSIZIONE DUE.

AB – AC – BA – BC – CA – CB  3 × 2

 

UNA VOLTA SCELTE LA PRIME DUE POSIZIONI RIMANE UNA SOLA LETTERA PER LA TERZA POSIZIONE.

ABC – ACB – BAC – BCA – CAB – CBA  3 × 2 × 1

 

QUINDI IL NUMERO DELLE PERMUTAZIONI DI TRE LETTERE DIVERSE È: 3 × 2 × 1  O  3!

X! = numero di permutazioni di X oggetti diversi

 

Che cosa succede se alcune delle lettere sono uguali per es. AAB?

Se fosse possibile fare una distinzione tra le due “A” il risultato sarebbe ancora 3!

A1A2B – A2A1B – A1BA2 – A2BA1 – BA1A2 - BA2A1

 

Nel caso in cui non è possibile distinguere le due “A” il risultato è 3!/2!  O  3

AAB – ABA – BAA

 

Che cosa succede con 3 teste e 7 croci?

 

Se ogni moneta fosse diversa (per es. proveniente da nazioni diverse)

il risultato sarebbe 10! (3.629.000).

Ma se tutte le teste e le croci RISULTANO TRA LORO uguali si HA:

 

RIASSUMENDO:

 

Qual è la probabilità di avere 3 teste e 7 croci su dieci lanci di una moneta EQUA?

(Il numero delle permutazioni) × (La probabilità di avere una delle permutazioni)

Quale sarebbe la probabilità di avere 3 teste e 7 croci se avessimo una moneta TRUCCATA con una probabilità di avere testa = 0.31 e una probabilità di avere croce = 0.69 NELLE SINGOLE PROVE?

 

Per controllare questa formula ritorniamo ai tre lanci. confrontiamo questi valori con quelli contenuti nella tabella

NOTIAMO CHE 0!=1 PER CONVENZIONE

 

3/8 = 0.375 E 1/8 = 0.125

 

LANCIO 1

LANCIO 2

LANCIO 3

pT

T

T

T

T

1/8

3

T

T

C

1/8

2

T

C

T

1/8

2

C

T

T

1/8

2

T

C

C

1/8

1

C

T

C

1/8

1

C

C

T

1/8

1

C

C

C

1/8

0

 

 

Se si volesse determinare la distribuzione BINOMIALE di 100 lanci di una moneta si potrebbe utilizzare La formula 100 volte per determinare le probabilità di avere da 0 a 100 volte testa.

 

PER ESEMPIO la probabilità di avere 83 teste e 17 croci ( o 17 teste e 83 croci) su 100 lanci di una moneta EQUA SARA’DATA DA:

. (0.5)83 .  (0.5)17 = 5.246 × 10-12

 FACCIAMO VEDERE DI SEGUITO GLI ISTOGRAMMI PER LE DISTRIBUZIONI BINOMIALI DI 10 LANCI E 100 LANCI DI UNA MONETA EQUA E DI 100 LANCI PER UNA MONETA TRUCCATA.

 

 


 

 

 

 

 

 


 

 

 

 


 

 

 

 

 

 


IN GENERALE SE INDICHIAMO CON n IL NUMERO DELLE PROVE, k IL NUMERO DEGLI ESITI FAVOREVOLI ALL’EVENTO O SUCCESSI ED n-k QUELLO DEGLI ESITI CONTRARI, ESSENDO p LA PROBABILITA’ DELL’EVENTO CONSIDERATO IN CIASCUNA PROVA( E’ LA PROBABILITA’ ELEMENTARE DELL’EVENTO CONSIDERATO) E q=1-p LA PROBABILITA’ ELEMENTARE DELL’EVENTO CONTRARIO SI HA CHE

 

LA PROBABILITA’ CHE IN UNA SERIE DI

n PROVE  SI ABBIANO k SUCCESSI ESSENDO p LA PROBABILITA’ DI SUCCESSO IN UNA PROVA E q LA PROBABILITA’ DELL’EVENTO CONTRARIO, ESSENDO p COSTANTE PER CIASCUNA PROVA ED INDIPENDENTE DALLE ALTRE PROVE E’ DATA DA:

 

 

APPROFONDIMENTO CON UN ESEMPIO

ESEMPIO

 

IN UNA POPOLAZIONE DI DIMENSIONE INFINITA DI INSETTI C’E’ LA PROBABILITA’ p = 0.4

INDIPENDENTE DALLE ALTRE PROVE  PER UN SINGOLO INSETTO DI ESSERE INFETTO DA UN VIRUS  X E LA PROBABILITA’ q = 0.6

DI NON ESSERE INFETTO.

OVVIAMENTE q=(1-p)

 

QUALE DISTRIBUZIONE DI FREQUENZE k DI INSETTI INFETTI CI DOBBIAMO ASPETTARE SE ESTRAIAMO CAMPIONI DI INSETTI DI DIMENSIONE n DALLA POPOLAZIONE IN STUDIO?

 

INDICHIAMO CON I GLI INSETTI INFETTI E CON S GLI INSETTI SANI E SUPPONIAMO DI ESTRARRE UN CAMPIONE DALLA POPOLAZIONE DI ESATTAMENTE 2 INSETTI COSA POSSIAMO OTTENERE ?

[II IS SS]

 

 

[p2  2pq q2] = [p + q] 2 = 1

 

 

LE COMBINAZIONI POSSIBILI DI I ED S SONO II IS  SI SS: LA PROBABILITA’ DI OTTENERE I ED S E’ IL PRODOTTO DELLE RISPETTIVE PROBABILITA’ p E q.

 

SE SONO ESTRATTI n INSETTI QUALE DISTRIBUZIONE OTTENGO PER k :

LO SVILUPPO DELLA POTENZA DEL BINOMIO

 

[p + q]k

 

CI DA’ LA PROBABILITA’ P(k,n,p) DI OTTENERE k SUCCESSI IN n PROVE

OVVERO k INSETTI INFETTI ED n-k SANI

 

LA PROBABILITA’ CUMULATIVA DI OTTENERE AL MASSIMO k INSETTI INFETTI E’ DATA DALLA SOMMA DELLE PROBABILITA’ PER 0,1,2,….k INSETTI INFETTI :


 

 

 


RICORDIAMO CHE NEL CASO DISCRETO LA FUNZIONE DENSITA’ DI PROBABILITA’ E’ SOSTITUITA DIRETTAMENTE DALLA PROBABILITA’ DELL’EVENTO.

INOLTRE IL SEGNO ! INDICA IL FATTORIALE DI UN NUMERO.

 AD ESEMPIO

5! = 5 . 4 .  3 .  2 .  1

PER CONVENZIONE 0! = 1

LA ESPRESSIONE


CI DA’ IL NUMERO DI COMBINAZIONI CON CUI SI POSSONO SCEGLIERE n OGGETTI PRESI k PER VOLTA E SERVE PER VALUTARE I CASI FAVOREVOLI ALL’EVENTO INSETTO INFETTO.

 


 FORMA DELLA DISTRIBUZIONE DI PROBABILITA’ BINOMIALE E DELLA DISTRIBUZIONE CUMULATIVA ED INDICI DI TENDENZA CENTRALE E DISPERSIONE

MEDIA:  

VARIANZA:

DEVIAZIONE STANDARD

 

DENSITA’ DI                             PROBABILITA’

PROBABILITA’                         CUMULATIVA

BINOMIALE                               BINOMIALE

 

 

 

 

 

 

 

 

 


NUMERO DI PROVE 5
CURVA BLU           p=0.1        CURVA BLU

CURVA ROSSA      p=0.5        CURVA ROSSA

CURVA CIANO      p=0.8        CURVA CIANO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DA UNA SERIE DI CAMPIONI DI DIMENSIONE 5 ESTRATTI DALLA POPOLAZIONE DI INSETTI IN STUDIO CON PROBABILITA’ DI INFEZIONE PARI AL 40%

SI HANNO I DATI RIPORTATI IN TABELLA


Num. di insetti infetti per camp.

k

Coef.

Bino.

Potenze di

p=0.4

Potenze di

q=0.6

Frequenze

Relative

attese

Frequenze

Assolute

attese

Frequenze osservate


0

1

1.0

0.078

0.078

188.4

202

1

5

0.4

0.13

0.259

628

643

2

10

0.16

0.22

0.346

837.4

817

3

10

0.064

0.36

0.230

558.3

535

4

5

0.026

0.60

0.077

186.1

197

5

1

0.010

1.0

0.010

24.8

29

 

 

 

1.000

2423

2423

 

 

 

Media

2.00

2.00

1.987

 

 

 

1.095

1.095

1.119

 

 

 

 

 

 

PROCEDURA OPERATIVA PER ANALIZZARE I DATI DI TABELLA

1.  CALCOLIAMO IL QUOZIENTE Q=p/q=0.4/0.6=0.66667

2.  CALCOLIAMO LA PRIMA FREQUENZA RELATIVA ATTESA PER k=0 LA FORMULA PER LA PROBABILITA’ SI SEMPLIFICA E DIVENTA TALE PER CUI frel1=qk=(0.6)5=0.07776

3.  MOLTIPLICHIAMO frel1 PER  n E OTTENIAMO LA FREQUENZA ASSOLUTA

4.  LE FREQUENZE RELATIVE ATTESE fi DA f2 A fk+1  SI POSSONO CALCOLARE CON LA FORMULA:

SI OTTENGONO COSI’ I VALORI DI freli

RIPORTATI NELLA TABELLA INIZIALE.

IL CONTROLLO FINALE CONSISTE NEL SOMMARE LE FREQUENZE ATTESE OTTENUTE E VERIFICARE CHE SI OTTIENE 1 O n A SECONDA CHE SI SOMMANO FREQUENZE RELATIVE O FREQUENZE ASSOLUTE.

L’ISTOGRAMMA CHE SI OTTIENE E’ QUELLO CHE VEDETE NELLA FIGURA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


LO STESSO TIPO DI CALCOLI PUO’ ESSERE ESEGUITO MEDIANTE CALCOLATORE USANDO EXCEL OPPURE MATLAB: FAREMO UNA APPOSITA ESERCITAZIONE SU QUESTO.

 

CONSIDERIAMO ORA L’IMPORTANTE CONCETTO DI

DISTRIBUZIONE CAMPIONARIA

MEDIANTE UN ESEMPIO

Supponiamo di avere una popolazione dove le piante hanno solo due possibili altezze – 1 METRO e 8 METRi – stabiliamo che metà delle piante sono 1 METRO e metà sono 8 METRI.

Se supponiamo inoltre di scegliere TANTI campioni a caso di tre piante, ecco cosa possiamo aspettarci di avere:

 

CAMPIONI

MEDIA

PROBABILITA’

DI UN CAMPIONE

1 1 1

1

1/8

1 1 8

3.33

1/8

1 8 1

3.33

1/8

8 1 1

3.33

1/8

1 8 8

5.67

1/8

8 1 8

5.67

1/8

8 8 1

5.67

1/8

8 8 8

8

1/8

 

MEDIA CAMPIONARIA

PROBABILITA’

1

1/8

3.33

3/8

5.67

3/8

8

1/8

 

 

Se FACCIAMO un ISTOGRAMMA ponendo sull’asse y le probabilità e sull’asse x LA MEDIA CAMPIONARIA avremmo la distributionE CAMPIONARIA o distributionE DI probabilitA’ di questa statistica.

 

La MEDIA DELLE MEDIE CAMPIONARIE della prima taBELLA è:

(1+3.33+3.33+3.33+5.67+5.67+5.67+8)/8=4.5

 

4.5 RAPPRESENTA LA MEDIA PARAMETRICA E RISULTA CHE LA DISTRIBUZIONE CAMPIONARIA DEL NOSTRO STATISTIC HA UNA MEDIA UGUALE AL VALORE PARAMETRICO QUINDI E’  UNO STIMATORE UNBIASED (SENZA ERRORE SISTEMATICO)  DEL PARAMETRO DELLA POPOLAZIONE

 

Il concetto di distribuZionE CAMPIONARIA è valIDO per qualunque statistic  come AD ESEMPIO LA deviaZionE standard.

 

Se la media della distribuZionE CAMPIONARIA non fosse uguale alLA MEDIA parametrICA , avremmo unO stimatorE biased (CON ERRORE SISTEMATICO) del parametrO MEDIA.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

esercizi

1.  CALCOLARE UNA   distribuZionE binomialE per quattro lanci di una moneta EQUA DANDO I RISULTATI sia IN UNA taBELLA SIA IN UN grafico.

 

2.  Supponete che una moneta è biased tale che ci siano il 63% di probabilità che esca testa. Usate excel per mostrare la distribuzione BINOMIALE di 142 lanci della moneta.

 

3.  Supponete di avere una popolazione di piante dove 1/3 di esse è alta 1 metro, 1/3 è alta 2 metri, e 1/3 è alta 6 metri. Quale sarà la distribuzione campionaria della media delle medie per campioni casuali di 3 elementi? Questi sarebbero stimatori biased o unbiased della media parametrica?    inoltre quale sarebbe la distribuzione campionaria della mediana? Sarebbe uno stimatore biased o unbiased della media parametrica?

 

 

 

 

 

 

PROBABILITA’

DISTRIBUZIONI DI PROBABILITA’

CARATTERIZZAZIONE

INFERENZA STATISTICA

CONNESSIONE DEI

CAMPIONI ESTRATTI

CON LA

POPOLAZIONE DA STUDIARE

METODI DI ANALISI:

TEST DI IPOTESI

SU

PROBLEMA DA RISOLVERE

DENSITA’ DI PROBABILITA’

DISTRIBUZIONE CUMULATIVA

PARAMETRI STATISTICI DESCRITTIVI DELLE DISTRIBUZIONI

METODO DI CALCOLO