Множество значений случайной величины, измеренных у отдельных особей, называется выборкой из генеральной сово­купности.

Обозначим: а - математическое ожидание генеральной сово­купности случайной величины X; оно называется истинным зна­чением вели­чины X, ά и σ` - соответственно математическое ожидание и среднее квадратичное отклонение выборки, т.е. серий выборочных измерений этой величины. Величины а и ά , как правило, не совпадают друг с другом и могут отличатся значи­тельно. Задача состоит в том, чтобы правильно выбрать интервал вок­руг – ά - (ά ± ∆ά) , который бы с достаточной степенью на­дежно­сти заключал истинное значение - а. Этот интер­вал назы­вают доверительным интервалом.

Надежностью результата серии измерений называется веро­ятность того, что истинное значение измеряемой величины (а) по­падает в выбранный доверительный интервал выборки. (ά ± ∆ά)

Чем больше величина доверительного интервала, т.е. чем больше (∆ά), тем с большей надежностью величина (а) попадает в этот интервал. Довери­тельный интервал зависит в первую очередь от вели­чин и ∆ά , а также от числа измерений в выборке. При малой выборке значительное отклонение одного из измерений значитель­но изменяет величину ά , при большом количестве измерений (n > 30) значительное отличие одного из измерений практически не меняет ά.

Теория показывает, если n >, 30, то доверитель­ный интервал определяется следующими правилами:

∆ά = σ при надежности 0,68

∆ά = 2σ при надежности 0,95

∆ά = Зσ при надежности 0,997

В медицинских и биологических исследованиях, как правило, считается достаточной надежно­стью - 0,95.

Т.е., чтобы найти величину доверительного интервала (при n >30) нужно определить матема­тическое ожидание а и вели­чину среднеквадра­тичного отклонения σ для данной выборки.

Доверительный интервал равен [ά - 2σ`, ά + 2σ`]

При малых выборках доверительный интервал находят с помо­щью t - критерия Стьюдента (англ. Госсет). Госсетом составлены специальные таблицы для t - критерия в зависимости от числа измерений:

t = ∆ά/σ`; отсюда ∆ά = tσ`

Пример: проводя пять измерений толщины пластины мик­рометром, нашли, что ά = 2,16 мм, σ` = 0,022 мм . Определить доверительный интервал. По таблице Стьюдента определяем для Р = 0,95, n = 5, t = 2,78, ∆ά = 2,78 * 0,022 = 0,06.

Доверительный интервал [2,16 - 0,06, 2,16 + 0,06], т.е. 2,10 < Х < 2,22. С помощью t = критерия Стьюдента решается и обратная за­дача: задав определённый интервал (ά ± ∆ά) вокруг выбо­рочно­го математического ожидания определяют надежность того, что математическое ожидание генеральной совокупности входит в этот интер­вал.

При анализе экспериментальных распределений часто прихо­дится решать три основные задачи:

- относится ли то или иное значение измеренной величины к данной выборке,

- соответствует ли данное выборочное распреде­ление како­му - либо теоретическому распределе­нию,

- являются ли два экспериментальных распреде­ления выбор­ками из одной и той же генеральной совокупности.

Все три задачи сводятся к одной - определить существует ли различие между объектами, указанными в каждой из задач. Это позволяет сформулировать общий подход к решению задач.