Statistische Erfassung gegebener Meßwerte

Um eine Eigenschaft eines Elements statistisch zu untersuchen, ist diese durch eine Zufallsgröße X zu charakterisieren. In der Regel bilden dann n Meß- oder Beobachtungswerte xi des Merkmals X den Ausgangspunkt für eine statistische Untersuchung, die vor allem darin besteht, Angaben über die Verteilung von X zu machen.

Jede Meßreihe vom Umfang n kann in diesem Zusammenhang als eine zufällige Stichprobe aus einer unendlichen Grundgesamtheit aufgefaßt werden, die entsteht, wenn der Versuch oder die Messung unter gleichen Bedingungen unendlich oft wiederholt würde.
Da der Umfang n einer Meßreihe sehr groß sein kann, geht man zur statistischen Erfassung der Daten wie folgt vor:

1. Protokoll, Urliste:
Protokollierung der Meß- oder Beobachtungswerte xi, die eine Stichprobe oder Meßreihe darstellen, in einem Meßprotokoll, der Urliste.
2. Intervalle oder Klassen:
Einteilung der gegebenen n Meßwerte in k Intervalle, auch Klassen genannt, der Breite . Man wählt ca. 10 bis 20 Klassen und ordnet die n Meßwerte in diese Klassen ein. Es entsteht die Strichliste.
3. Häufigkeiten und Häufigkeitsverteilung:
Eintragen der absoluten Häufigkeiten , d.h. der Anzahl von Meßwerten (Besetzungszahl), die auf ein bestimmtes Meßintervall entfällt und Bestimmung der relativen Häufigkeiten hj/n (in %). Werden die Werte hj/n als Rechtecke über den Klassen aufgetragen, dann ergibt die graphische Darstellung der so entstehenden Häufigkeitsverteilung ein Histogramm (s. linke Abbildung).

Bild

Die Werte hj/n können als empirische Werte der Wahrscheinlichkeitsdichte f(x) interpretiert werden.

4. Summenhäufigkeiten:
Durch Summation der absoluten bzw. relativen Häufigkeiten erhält man die absoluten bzw. relativen Summenhäufigkeiten
(16.128)

Werden die Werte Fj in den oberen Klassengrenzen aufgetragen und als Parallele nach rechts fortgesetzt, dann ergibt sich eine graphische Darstellung für die empirische Verteilungsfunktion, die als Näherung für die unbekannte Verteilungsfunktion F(x) aufgefaßt werden kann (s. rechte Abbildung).

Beispiel

Bei einem Versuch wurden n =125 Messungen durchgeführt. Die Meßergebnisse streuten über den Bereich 50 bis 270, so daß sich eine Einteilung in k =11 Klassen der Breite h =20 als zweckmäßig erwies. Es ergab sich die folgende Häufigkeitstabelle.

Häufigkeitstabelle
Klasse     hi     hi/n Fi (%)    
50 bis 70 1 0,8 0,8
71 bis 90 1 0,8 1,6
91 bis 110 2 1,6 3,2
111 bis 130 9 7,2 10,4
131 bis 150 15 12,0 22,4
151 bis 170 22 17,6 40,0
171 bis 190 30 24,0 64,0
191 bis 210 27 21,6 85,6
211 bis 230 9 7,2 92,8
231 bis 250 6 4,8 97,6
251 bis 270 3 2,4 100,0