МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИБЕРДЯНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Павленко Л.В.

ПРАКТИКУМ З ІНФОРМАТИКИ

Методичні рекомендації для самостійної роботи студентів денної та заочної форм навчання

Бердянськ2013

2

Зміст1. Самостійна робота №1 Технічний опис прикладного програмного засобу Statistica2. Самостійна робота №2 Використання ППЗ Statistica для обчислення кореляції кількісних

та якісних ознак3. Самостійна робота №3 Використання ППЗ Statistica для проведення дисперсійного

аналізу4. Самостійна робота №4 Використання ППЗ Statistica при проведенні перевірки

статистичних гіпотез

3

ВСТУПДисципліна «Практикум з інформатики» передбачає оволодіння студентами

професійними компетентностями з питань комп’ютерних технологій опрацювання експериментальних даних з використанням програмних засобів Statistica та Excel, ознайомленні з методиками та алгоритмами попереднього аналізу даних їх опрацювання з використання відповідних комп’ютерних технологій.

Самостійна робота є основним засобом засвоєння студентами навчального матеріалу у вільний від аудиторних навчальних занять час.

Зміст самостійної роботи визначається навчальною програмою з курсу "Практикум з інформатики", завданнями та рекомендаціями викладача.

Самостійна робота студентів передбачає вивчення окремих питань курсу, опрацювання теоретичних основ лекційного матеріалу, підготовку до лабораторної роботи, виконання індивідуальних завдань, систематизацію вивченого матеріалу курсу перед модульним контролем тощо. Засвоєний у процесі самостійної роботи навчальний матеріал виноситься на поточний контроль.

Самостійна робота №1Технічний опис прикладного програмного засобу Statistica

Мета роботи: знайомство з основними можливостями системи STATISTICA.Загальні відомості

Статистичний аналіз даних в системі STATISTICA розбивається на наступні основні етапи:

1 Введення даних в електронну таблицю початкових даних і їх попереднє перетворення (побудова необхідних вибірок, ранжирування і так далі).

2 Візуалізація даних за допомогою одного з типів графіків.3 Застосування конкретної процедури статистичної обробки.4 Виведення результатів аналізу у вигляді графіків і електронних таблиць з чисельною

і текстовою інформацією.5 Підготовка і друк звіту.STATISTICA працює з чотирма різними типами документів:

електронна таблиця Spreadsheet, призначена для введення початкових даних і їх перетворення;

електронна таблиця Scrollsheet для виведення чисельних і текстових результатів аналізу;

графік - документ в спеціальному графічному форматі для візуалізації і графічного представлення чисельної інформації;

звіт - документ у форматі RTF (розширений текстовий формат) для виведення текстової і графічної інформації.Одним з можливих і найпростіших способів взаємодії з системою є інтерактивний

режим роботи, коли взаємодія з системою здійснюється за допомогою послідовного вибору різних команд з меню.

Робота з системою STATISTICA починається з її запуску.Запуск STATISTICA

Запустити ОС Windows. Після чого натиснути кнопку "Пуск" і вибрати в меню "Програми" теку, яка містить систему STATISTICA. У цій теці вибрати ярлик програми STATISTICA і клацнути після нього мишею (рис. 1).

4

Рис. 1. Запуск системи STATISTICA

Після інсталяції системи тека STATISTICA міститиме наступні елементи: Setup - установка (за допомогою допоміжної програми Reinstall.exe можна встановити

додаткові модулі, видалити непотрібні модулі і настроїти конфігурацію для конкретної робочої станції);

Help - Довідка (Довідкова система STATISTICA); Readme - Важливі зауваження (Інформація про інсталяцію і деінсталяцію програми, а

також про останні зміни, що внесені до системи і не увійшли до друкованої документації);

ModuleSwitcher (позначений STATISTICA) - Перемикач модулів (виклик статистичного модуля, необхідного для аналізу даних);

Рис. 2. Перемикач модулів

Basic Statistics and Tables - Основні статистики і таблиці (один із статистичних модулів системи, що дозволяє вичислити основні статистичні характеристики початкових даних).Після запуску STATISTICA на екрані з'являється "Перемикач модулів" (рис. 2).

5

У лівій частині діалогового вікна розташований прокручуваний список усіх модулів, доступних в цій версії STATISTICA. У правій частині дається короткий опис статистичних процедур, що містяться у вибраному модулі. Вибір конкретного модуля здійснюється або подвійним клацанням на назві модуля, або одним клацанням і натисненням однієї з кнопок Switch to - Перемкнутися на.., End&Switch to - Закінчити і перемкнутися на.. .

Кнопка Customize list.. - Налаштування списку.. дозволяє розташувати список використовуваних в роботі модулів у верхній частині списку. Після натиснення на неї з'являється наступне діалогове вікно (рис. 3).

У лівій частині цього вікна розташовується список модулів. У правій частині кнопки : Append - додати (виділені модулі переміщаються в кінець списку); Replace - замінити (Список модулів замінюється на список виділених модулів у вікні

Customize List of Modules); Add / Remove - установка/видалення (використовується для зміни конфігурації

системи).

Рис. 3. Налаштування списку модулів в "Перемикачі модулів"Основні елементи вікна STATISTICA

Загальний вигляд вікна STATISTICA представлений на рис. 4."Рядок заголовка" містить назву активного статистичного модуля, на рис. 4 - Це

STATISTICA Multiple Regression. У правій частині цього рядка розташовані кнопки в напрямі зліва направо - мінімізації розмірів вікна, відновлення вікна і закриття вікна.

Рис. 4. Загальний вигляд вікна STATISTICA

6

Другу строчку вікна займає "рядок меню", що містить команди меню, впорядковані за функціональною ознакою. Вибір команди з цього, так званого, випадного меню найпростіше здійснювати за допомогою миші. Оскільки STATISTICA працює з чотирма різними типами документів, які відповідають основним структурним компонентам системи, то кожен документ має своє меню і свою панель інструментів. Наприклад, для електронної таблиці "SpreadSheet" введення початкових даних меню містить наступні команди: File - файл, Edit - правка, View - вид, Analysis - Аналіз, Graphs - графіка, Options -опции, Window - вікно, Help - довідка.

"Панель інструментів" розташована в третьому рядку і в лівому першому стовпці, вона містить кнопки для швидкого доступу до найчастіше використовуваних команд меню.

Велику частину основного вікна STATISTICA займає робоча область, на яку виводяться документи, з якими працює користувач. Звичайно це наступні документи: електронні таблиці з початковими даними, електронні таблиці з результатами аналізу, набір графіків, звіт, текстовий файл з програмами на мовах SCL і STATISTICA BASIC. Кожен документ виводиться у своєму власному вікні.

Вікно документу складається з рядка заголовка, робочій області для введення і(чи) відображення інформації і інструментів по управлінню вікном.

Разом з випадними меню STATISTICA має контекстні меню, що викликаються за допомогою правої кнопки миші і дозволяють діставати швидкий доступ до найчастіше використовуваних команд для роботи з тим або іншим об'єктом в активному вікні. Так контекстне меню електронної таблиці з початковими даними забезпечує доступ до наступних груп команд:

побудова різного типу графіків для виділеного блоку значень; обчислення основних статистик; завдання специфікацій змінних, операції з текстовими значеннями; перетворення структури електронної таблиці (додавання, видалення рядка і т.д.); операції з виділеним блоком значень; операції з "Буфером обміну Windows".

Порядок виконання самостійної роботи1. Вивчити основні можливості системи STATISTICA.2. Увійти до системи STATISTICA.3. Вивчити елементи вікна STATISTICA: рядок заголовка, меню, панель інструменту,

робоча область.Контрольні питання1 Які можливості має в розпорядженні система STATISTICA?2 Які статистичні модулі є в системі?3 Які елементи входять в теку системи STATISTICA?4 Що є рядок заголовка?5 Яких команд входять в рядок меню?6 Що таке контекстне меню?7 Що є робоча область STATISTICA?8 Дати характеристику вікна документу.

7

Самостійна робота №2Використання ППЗ Statistica для обчислення кореляції кількісних та якісних ознак

Мета роботи: оволодіти навичками використання ППЗ Statistica для обчислення кореляції кількісних та якісних ознак

Завдання1. Проаналізувати умови задачі та побудувати моделі даних.2. Розв’язати задачі з використанням ППЗ Statistica

Задача 1. У групи учасників психологічного експерименту було вивчено рівень охайності та рівень ввічливості. Чи можна стверджувати, що рівень охайності залежить від рівня ввічливості (табл. 1)?

Таблиця 1Результати вивчення рівня охайності та рівня ввічливості

Рівень охайності, бал Рівень ввічливості, бал56 6976 6865 6566 3476 7762 6389 5748 6162 4250 8547 4980 4167 6287 6378 8055 8867 4651 5773 6575 60

Задача 2. У групи учасників психологічного експерименту було вивчено рівень дипресивності та рівень сором’язливості. Чи можна стверджувати, що рівень дипресивності залежить від рівня сором’язливості?

Таблиця 2Результати вивчення рівня дипресивності та рівня сором’язливості

Рівень дипресивності: Рівень сором’язливості:58 5377 6473 6554 7658 8877 5986 6252 6761 62

8

42 9070 8893 6954 6165 8151 6570 8955 6880 4451 61

Задача 3. Необхідно встановити наявність залежності між оцінками студентів у школі та оцінками у вищому навчальному закладі за даними наведеними у табл. 3.

Таблиця 3Середні балди студентів у школі та вищому навчальному закладі

№ПІБ Середній бал у школі

Середній бал у вищому навчальному закладі

1 2 3 41 Важкий А.П. 7,1 4,12 Іванов П.В. 10,5 53 Курцев В.Р. 8,1 44 Легкий Т.В. 8,4 4,15 Мирний А.П. 8,4 4,66 Панасенко В.І. 10,5 4,57 Петренко Р.І. 6,7 3,78 Прудкий Н.Г. 9,4 4,29 Сидорчук В.К. 8,6 3,210 Тарасов В.К. 9,2 4,6

Задача 4. Необхідно вивчити існування залежності між оцінкою з дисципліни "Вища математика" та кількістю годин, присвячених студентами вивченню дисципліни щотижня. Було опитано 500 студентів (табл. 4).

Таблиця 4 Результати опитування студентів

Кількість годин у тижденьОцінка

A B C D F ВсьогоМенше 2 36 75 81 63 10 2652 – 4 27 28 50 25 10 140Більше 4 32 25 24 6 8 95Всього 95 128 155 94 28 500

Задача 5. Є дані про урожайність картоплі та кількість внесених мінеральних добрив. Необхідно встановити наявність чи відсутність зв’язку між рівнем врожайності та кількістю внесених мінеральних добрив (табл. 5).

Таблиця 5Дані про урожайність картоплі та кількість внесених мінеральних добрив

№ п/п Врожайність, ц/га Кількість внесених мінеральних добрив, кг/га1 28,0 792 21,0 703 27,6 804 16,2 71

9

5 29,7 776 26,8 777 30,3 848 15,7 669 25,5 7410 15,8 67

Задача 6. Вивчити залежність місячного випуску продукції від стажу робітника (табл. 6).

Таблиця 6Дані про стаж робітників та місячний випуск продукції

№ пор. Стаж роботи, роки Місячний випуск продукції одним робітником, грн.30 1 20029 1 20214 1 23423 2,5 2306 2,5 24022 2,7 22328 3 20525 4,4 25016 4,5 22210 5 2415 5 2444 5,3 2527 5,5 2459 6 25611 6,5 25227 6,5 29024 6,9 2802 7 2523 7,5 2531 8 26212 9 26413 9 27026 9,2 2988 10,1 26215 10,5 27618 11 29517 12 27920 13,2 28419 14 32021 16 310

Задача 7. Необхідно визначити, чи існує залежність між зносом ріжучого інструменту та часом обробки деталі на станку (табл. 7).

Таблиця 7Дані про знос ріжучого інструмента через визначений час обробки деталі на

станку№ п/п Час обробки Знос ріжучого № п/п Час обробки Знос ріжучого

10

деталі на станку, хвилин

інструменту, мкм

деталі на станку, хвилин

інструменту, мкм

1. 24 54 26. 27 622. 46 103 27. 25 573. 32 72 28. 39 884. 41 92 29. 44 995. 37 83 30. 46 1056. 36 81 31. 29 667. 35 79 32. 32 738. 23 53 33. 30 679. 30 68 34. 45 10110. 36 82 35. 40 9111. 42 94 36. 37 8312. 29 65 37. 25 5713. 43 97 38. 24 5514. 49 110 39. 36 8115. 34 78 40. 37 8316. 36 82 41. 39 8917. 28 63 42. 40 9118. 45 101 43. 38 8519. 30 68 44. 45 10220. 38 87 45. 39 8821. 43 98 46. 48 10822. 42 95 47. 41 9323. 23 53 48. 26 5824. 41 93 49. 30 6725. 34 78 50. 46 104

Задача 8. При випробуваннях підземних сталевих трубопроводів одержані значення деформації трубопроводу (мм) в залежності від жорсткості (кгc/см) основи траншеї, в яку вкладається трубопровід (табл. 8). Визначити наявність залежності між деформацією трубопроводу та жорсткістю основи траншеї.

Таблиця 8Дані випробування підземних сталевих трубопроводів

Значення деформації трубопроводу, мм

1,08 0,94 0,96 0,73 0,64 0,68 0,63 0,60 0,67 0,52

Жорсткість основи траншеї, кгс/см

5,7 7,2 10,1 11,2 13,4 13,7 13,9 14,2 16,0 18,2

Задача 9. Вивчався вплив витрат цементу на повзучість бетону. Перевірити, наявність взаємозв’язку між цими показниками (табл. 9).

Таблиця 9Дані дослідження повзучості бетону

Коефіцієнт повзучості бетону Витрати цементу на 1 м3 бетону, кг1 227 34064 3001 2

123 250147 180

11

189 140214 110327 70412 60

Задача 10. Досліджується залежність між межею міцності пресованої деталі (МПа) і температурою при пресуванні (оС) (табл. 10). Передбачається наявність лінійної залежності між цими показниками.

Таблиця 10Показники технологічного процесу

Межа міцності пресованої деталі, МПа

120 125 130 135 140 145 150 155 160 165

Температура при пресуванні, оС

110 107 105 98 100 95 95 92 86 83

Задача 11. Встановити зв’язок між максимальною напругою згину в зубчастому колесі (МПа) та числом циклів (тис. циклів) до руйнування.

Таблиця 11Показники зношення зубчастого колеса

Максимальна напруга згину, МПа

900 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400

Число циклів, тис. циклів

62 64 70 81 94 111 120 212 347 542 1230

Самостійна робота №3Використання ППЗ Statistica та Excel для проведення дисперсійного аналізуМета роботи: оволодіти навиками використання ППЗ Statistica для проведення

дисперсійного аналізу.

Завдання1. Проаналізувати умови задачі та побудувати моделі даних.2. Розв’язати задачі з використанням ППЗ Statistica

Задача 1. Виміряна швидкість розв’язання практичних завдань в залежності від трьох типів методик навчання. З’ясувати чи існує відмінність між цими методиками.

Таблиця 12Швидкість розв’язування практичних завдань

Номер методикиЧас розв’язання практичних завдань,

хвилини1 301 261 271 261 282 272 262 252 262 282 243 22

12

3 183 203 18

Задача 2. Менеджер з продажів у мережі супермаркетів бажає знати, чи впливає розташування рекламних площ на обсяг продажу товару. Для кожного з трьох видів площ відібрано випадковим чином по 6 магазинів, розташованих у відповідному районі. Обсяг продажу за місяць (тис. грн.) приведено в табл. 13.

Таблиця 13Розташування рекламних площ

Рекламна площа першого виду

Рекламна площа другого виду

Рекламна площа третього виду

8,1 3,9 4,87,5 4,4 6,05,8 2,8 4,46,6 3,4 5,85,9 4,8 6,24,8 3,6 4,9

Задача 3. Визначити наявність залежності врожайності зернових культур від використання міндобрив трьох різних типів.

Таблиця 14Врожайність зернових культур

Тип міндобрива Врожайність зернових культурМіндобриво №1 10,2Міндобриво №1 8,5Міндобриво №1 8,4Міндобриво №1 10,5Міндобриво №1 9,0Міндобриво №1 8,1Міндобриво №2 11,6Міндобриво №2 12,0Міндобриво №2 9,2Міндобриво №2 10,3Міндобриво №2 10,3Міндобриво №2 12,5Міндобриво №3 8,1Міндобриво №3 9,0Міндобриво №3 10,7Міндобриво №3 9,1Міндобриво №3 9,1Міндобриво №3 9,5

Задача 4. Компанія, яка випускає спортивні товари, бажає порівняти відстані, які пролітають м’ячі, виготовлені за 4 різними технологіями. За кожною технологією виготовлено по 10 м’ячів. М’ячі передані для випробувань в спортивний клуб, де випробувані протягом короткого проміжку часу при однакових погодних умовах. Результати випробувань подані у метрах (табл. 15).

Таблиця 1513

Результати випробувань м’ячівТехнологія 1 Технологія 2 Технологія 3 Технологія 4

206 203 217 213226 223 230 231208 206 221 221224 223 227 222206 205 218 229229 234 231 235204 204 224 213228 219 225 228209 210 211 214221 233 229 225

Задача 5. Перевірити вплив матеріалу (три види) на зносостійкість деталі, з якого вона виготовлена. Одержані дані по зносостійкості п’яти деталей для кожного матеріалу: час роботи деталі до зносу, тис. годин (табл. 16).

Таблиця 16Вплив матеріалу на зносостійкість деталі

Матеріал 1 1,25 1,32 1,28 1,26 1,29Матеріал 2 1,12 1,15 1,26 1,19 1,21Матеріал 3 1,32 1,33 1,34 1,29 1,30

Задача 6. Дана таблиця експериментальних даних залежності продуктивності випуску кілець підшипників (тис. шт.) від вмісту механічних домішок х1 (г/л), сода х2 (г/л), та и нітрату натрію х3 (г/л) в змазуючо-охолоджуючій рідині, яка використовується в процесі шліфування кілець.

Таблиця 17Результати дослідження продуктивності випуску кілець підшипників

№ п/п х1 х2 х3 у № п/п х1 х2 х3 У1. 309 1,8 1,8 61 7. 140 6,5 8 572. 220 4 4 54 8. 200 6,4 9,2 703. 90 5,6 5,6 65 9. 135 6,7 8,3 824. 100 5,1 5,1 53 10. 46 6,9 1,5 575. 156 7,5 6,6 56 11. 40 8,5 1,9 516. 110 6,9 7,6 54 12. 32 7,5 2 68

14

Самостійна робота №4Використання ППЗ Statistica при проведенні перевірки статистичних гіпотезМета роботи: оволодіти навичками використання ППЗ Statistica при проведенні

перевірки статистичних гіпотез

Завдання1. Проаналізувати умови задачі та побудувати моделі даних.2. Розв’язати задачі з використанням ППЗ Statistica

Задача 1. Перевірити припущення про те, що середні результати екзаменів з математики у студентів двох різних навчальних закладів відмінні

Таблиця 18Результати екзаменів з математики

Оцінки студентів першого навчального закладу

Оцінки студентів другого навчального закладу

1 23 33 34 43 34 45 43 35 53 34 53 43 44 35 33 34 55 43 53 55 33 41 23 3453

Задача 2. Компанія відслідковує рівень задоволеності замовника різними магазинами за шкалою від 0 до 100. Наведені в табл. Д.19 дані – це оцінка замовника з магазинів 1 та 2.

Таблиця 19Рівень задоволеності замовника магазинами

Магазин 1 90 87 93 75 88 96 90 82 95 97 78Магазин 2 82 85 90 74 80 89 75 81 93 75Необхідно перевірити гіпотезу, що Магазин 1 має більш високий рівень задоволеності замовника ніж Магазин 2.

15

Задача 3. Зразки двох різних видів пластика були перевірено на силу розриву. Результати наведені в табл. 20.

Таблиця 20Сила розриву для двох видів пластику

Тип А 60 53 45 47 – – –Тип Б 47 72 64 67 69 71 63

Перевірити, чи мають два види пластику однакову силу розриву.Задача 21. Здійснюється перевірка двох каталізаторів на те, як вони впливають на

результати хімічного процесу. Каталізатор першого типу використовується в поточні роботі, а каталізатор другого типу має меншу вартість і може бути прийнятий до використання, якщо не змінюватиме результативність процесу. Після використання пробної партії каталізатора другого типу отримано результати наведені в табл. 21.

Таблиця 21Результати використання каталізатору хімічного процесу

№ спостереження Каталізатор №1 Каталізатор №21 91,50 89,192 94,18 90,953 92,18 90,464 95,39 93,215 91,79 97,196 89,07 97,047 94,72 91,078 89,21 92,75

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ1. Боровиков В. П. Statistica : Искусство анализа данных на компьютере / Владимир

Боровиков. - СПб. [и др.] : Питер, 2001. - 650 с. : ил., табл.; 24 см + 1 CD-ROM. - (Для профессионалов).

2. Бююль А. SPSS: искусство обработки информации : [пер. с нем] / Ахим Бююль, Петер Цёфель. – Москва [и др.] : DiaSoft, 2005. – 602 с. : ил., табл.; 23 см.

3. Гуржій А. М. Електричні і радіотехнічні вимірювання: посіб. для пед. працівників та учнів проф.-техн. навч. закл. / Гуржій А.М., Поворознюк Н.І. – К. : Навчальна книга, 2002. – 267 с. : рис.

4. Довбня В. Т. Статистичні методи розв’язування інженерних задач : навч. посіб. для студентів спец. «Електровод та автоматизація промислових установок та технологічних комплексів» / Довбня Віктор Трофимович ; ІСДО ; Харківський політехнічний ін-т. – К., 1994. – 83 с.

5. Наследов А. Д. SPSS: компьютерный анализ данных в психологии и социальных науках / Наследов Андрей Дмитриевич; 2-е изд. – СПб. : Питер, 2007. – 416 с. : ил.

6. Пациорковский В. В. SPSS для социологов : учеб. пособие / Пациорковский В.В., Пациорковская В.В.; Рос. акад. наук, Ин-т соц.-экон. пробл. народонаселения. – Москва : РИЦ ИСПЭН РАН, 2005. – 432 с. : ил., карт., табл.; 21 см.

16