Einzelwerte und Mittelwerte

Dieselbe Normalverteilung wird einmal als grosse Stichprobe und einmal als viele kleine Stichproben betrachtet.

s(xbar) = sigma / sqrt(n)

Histogramm der Einzelwerte

Histogramm der Mittelwerte

Kernaussage: Der Mittelwert wird mit groesserem n stabiler, seine Streuung sinkt mit 1/sqrt(n).

Eingaben: mu = Lage, sigma = Streuung, n = Messwerte pro Mittelwert, m = Wiederholungen, Seed = Zufallsstart.

Absolute und relative Messabweichung

Der wahre Wert, ein systematischer Offset und zufaellige Streuung werden getrennt sichtbar.

delta = xbar - xw, rel = delta / xw

Messwerte mit wahrem Wert und Bias

Zerlegung der Abweichung

Kernaussage: Zufaellige Abweichungen mitteln sich teilweise weg, systematische Abweichungen bleiben.

Eingaben: xw = wahrer Wert, systematische Abweichung = fester Offset, sigma = zufaellige Streuung, n = Messungen, Seed = Zufallsstart.

Verknuepfte Messgroessen

Das Experiment y = f(x1, x2) wird mit Simulation, Taylornaeherung und Sensitivitaeten nebeneinander gezeigt.

s2(y) ~= (df/dx1)^2 s1^2 + (df/dx2)^2 s2^2

Histogramm der verknuepften Messgroesse

Beitraege zur Varianz

Kernaussage: Unsicherheiten werden durch die Empfindlichkeit der Funktion weitergegeben und koennen sich verstaerken.

Eingaben: Funktion = Zusammenhang, mu1/mu2 = Mittelwerte, sigma1/sigma2 = Streuungen, n = Simulationen, Seed = Zufallsstart.

Konfidenzintervalle

Viele Stichproben liefern viele Intervalle. Die Trefferquote naehert sich dem gewaehlten Konfidenzniveau.

xbar +/- z * sigma / sqrt(n)

Erste Intervalle der Simulation

Die Intervalle verwenden sigma als bekannte Standardabweichung. Bei unbekanntem sigma wuerde man fuer kleine n typischerweise die t-Verteilung verwenden.

Kernaussage: Das Konfidenzniveau beschreibt die Trefferquote des Verfahrens, nicht die Sicherheit eines einzelnen Intervalls.

Eingaben: mu = wahrer Wert, sigma = bekannte Streuung, n = Messwerte pro Intervall, m = Intervalle, Niveau = Zieltrefferquote, Seed = Zufallsstart.

Grenzwertsatz mit Wuerfelsummen

Mittelwerte vieler diskreter Zufallszahlen werden zunehmend glockenfoermig verteilt.

E(Wuerfel) = (1 + k) / 2

Laufender Mittelwert

Verteilung der Stichprobenmittel

Kernaussage: Mittelwerte vieler Zufallsexperimente werden oft naeherungsweise normalverteilt.

Eingaben: k = Wuerfelseiten, n = Wuerfel pro Mittelwert, m = Simulationen und laufende Wuerfe, Seed = Zufallsstart.