Статус документа
Статус документа

ГОСТ Р ИСО 24153-2012 Статистические методы. Процедуры рандомизации и отбора случайной выборки (Переиздание)

     5 Описание процедур случайного отбора выборки. Методы, использующие специальные устройства

5.1 Метод урны

5.1.1 В урну помещают четко пронумерованных идентичных объектов (например билеты, пластинки, шары), однозначно представляющих каждую из единиц партии, и хорошо их перемешивают.

5.1.2 Для отбора без возвращения вслепую выбирают объекты из урны, один за другим, не возвращая их в урну и произвольно перемешивая объекты между выемками, пока не будет получено необходимое количество выборочных единиц.

Примечание - Этот метод обычно используют в лотереях.

5.1.3 Для отбора с возвращением вслепую выбирают объекты из урны один за другим, возвращая отобранный объект в урну после каждой выемки и полностью перемешивая объекты между выемками, пока не будет получено необходимое количество выборочных единиц. При использовании этого метода одна и та же единица может быть отобрана в выборку несколько раз.

5.2 Метод монет или игральных костей

5.2.1 Определяют количество монет или игральных костей (бросков монеты или игральной кости) по следующей формуле ( - объем партии, - количество сторон или граней используемого объекта)     

.

5.2.2 При использовании нескольких монет или игральных костей устанавливают четкое соответствие каждой монеты или кости определенной цифре в последовательности цифр (, ..., ). При использовании единственной монеты или кости устанавливают соответствие результата первого броска цифре , второго броска - цифре и т.д.

5.2.3 Бросают монету или игральную кость и записывают значений . Трансформируют полученные результаты в десятичное целое число по следующей формуле     

.

5.2.4 Повторяют действия в соответствии с 5.2.3, отбрасывая все значения, превышающие , и (при отборе выборки без возвращения) все значения, отобранные ранее, до получения выборочных единиц.

Пример 1 - Контролеру необходима случайная выборка объемом 4 единицы из партии в 20 единиц. Для формирования выборки он использует единственную монету. В соответствии с 5.2.1 для получения каждого случайного числа необходимо выполнить 5 бросков монеты. Определено, что одна сторона монеты соответствует цифре 1, а другая - цифре 2. Первая последовательность бросков дает набор чисел {1, 2, 1, 2, 2}, который в соответствии с 5.2.3 дает число 1+(0)·2+(1)·2+(0)·2+(1)·2+(1)·2=12. Следующие три последовательности бросков дают наборы {1, 2, 2, 2, 1}, {1, 1, 2, 2, 1} и {2, 2, 1, 2, 2}, которые дают числа 15, 7 и 28 соответственно. Так как значение 28 превышает объем партии, его отбрасывают и выполняют броски, пока не будет получено еще одно действительное число, необходимое для формирования случайной выборки.

Пример 2 - Необходимо отобрать случайную выборку с объемом 4 единицы из партии в 50 единиц. Для формирования выборки контролер использует несколько шестигранных игральных костей различного цвета. В соответствии с 5.2.1 необходимо для получения каждого случайного числа 3 игральные кости. Выпавшее значение синей, зеленой и красной игральных костей контролер записывает в том же порядке (синяя, зеленая, красная). Однако уравнение 5.2.3 позволяет получить действительные числа из интервала от 1 до 50 только в том случае, когда первая игральная кость дает значения 1 или 2. Следовательно, работа может быть упрощена, если выпавшие значения синей кости будут преобразованы в 1 или 2 без изменения вероятности результата. Контролер решает заранее, что нечетные выпавшие значения синей кости будет рассматривать как 1, а четные - как 2. Первый бросок дает {3, 3, 4}, который в соответствии с 5.2.3 дает число 1+(2)·6+(2)·6+(3)·6=88 (слишком большое), которое после преобразования к {1, 3, 4} дает 16. Еще три броска дают {6, 1, 3} (после преобразования {2, 1, 3}), {5, 6, 6} (после преобразования {1, 6, 6}) и {2, 5, 5} (после преобразования {2, 5, 5}), которые в соответствии с 5.2.3 дают значения 39, 36 и 65 соответственно. Так как значение 65 превышает объем партии, его необходимо отбросить и выполнить дополнительные броски, пока не будет получено еще одно действительное число.

Пример 3 - В условиях задачи, рассмотренной в примере 2, очевидно, что использование трех игральных костей позволяет получить числа от 1 до 6=216 (при объеме партии в 50 единиц). Контролер принимает решение фиксировать все результаты от 1 до 200, преобразуя их в числа из интервала от 1 до 50, и отбрасывать результаты более 200, чтобы избежать вероятностного искажения результатов. Четыре броска предыдущего примера в соответствии с этой схемой дают {3, 3, 4}, {6, 1, 3}, {5, 6, 6} и {2, 5, 5}, соответствующие числам 88, 183, 180 и 65. Из этих чисел произведено вычитание числа 50 столько раз, пока число не окажется в интервале от 1 до 50 (0 интерпретируют как N), что дает значения 38, 33, 30 и 15 соответственно. Таким образом, была получена выборка из 4 единиц, т.е. дальнейшие броски не нужны. Очевидно, что математически этот процесс эквивалентен применению уравнения , где - исходное значение, a - значение из интервала от 1 до N.