Методические указания по медицинской и биологической физике для студентов 1 курса (1 семестр) лечебного и педиатрического факультетов (стр. 3 из 6)

ЗАНЯТИЕ № 6

Тема раздела:	Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:	ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ВЕРОЯТНОСТИ
Цель занятия:	Изучить основные положения теории вероятностей. Ознакомиться с некоторыми законами распределения дискретных и непрерывных случайных величин и их числовыми характеристиками.

Теоретические вопросы:

1. Случайное событие, вероятность случайного события.

2. Законы сложения и умножения вероятностей.

3. Дискретные и непрерывные случайные величины.

4. Законы распределения дискретных и непрерывных случайных величин.

5. Числовые характеристики случайных величин: математическое ожидание мода, медиана, дисперсия среднеквадратическое отклонение.

6. Примеры различных законов распределения. Нормальный закон распределения.

Литература:

1. Конспект лекций.

2. Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.

- Практически выполнить:

Решить задачу 1.

Задача 1. Случайная величина X задана интегральной функцией распределения F(x)[1] .

- Найти:

o функцию плотности вероятностей

;

o вероятность попадания для величины X в интервалы (a₁, b₁) и (a₂, b₂) двумя способами – с помощью функций F(x) и f(x); результаты сравнить;

- построить графики функций:

o функции распределения вероятностей F(x) (интегральная функция распределения);

o функции распределения плотности вероятностей

(дифференциальная функция распределения).

Лабораторная работа:	ИЗУЧЕНИЕ НОРМАЛЬНОГО ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНОЙ ВЕЛИЧИНЫ
Цель работы:	Ознакомиться с особенностями нормального распределения случайной величины, получить практический навык расчета статистических характеристик случайной величины.

ЗАНЯТИЕ № 7

Тема раздела:	Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:	ОСНОВЫ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ
Цель занятия:	Ознакомиться с основами статистической обработки экспериментальных данных, с выборочным методом. Научиться определять величину случайной ошибки при непосредственных и косвенных измерениях.

Теоретические вопросы:

1. Задачи математической статистики.

2. Выборочный метод. Генеральная совокупность и выборка.

3. Статистическое распределение выборки (дискретный и интервальный ряды распределения). Полигон и гистограмма.

4. Эмпирическая функция распределения.

5. Выборочные характеристики и точечные оценки характеристик генеральной совокупности: выборочная средняя, оценка дисперсии, оценка среднеквадратического отклонения (стандартное отклонение), оценка среднеквадратического отклонения выборочной средней (ошибка среднего).

6. Доверительный интервал для оценки математического ожидания нормального распределения.

7. Оценка случайных погрешностей при непосредственных и косвенных измерениях.

Литература:

1. Конспект лекций.

2. Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.

- Практически выполнить:

Задача 1. Дано распределение дискретной случайной величины X (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче №1):

X	X1	X2	…	…	Xk
P	P1	P2	…	…	Pk

Требуется:

а) найти математическое ожидание случайной величины М(Х), дисперсию D(X), и среднеквадратическое отклонение s(Х);

б) построить функцию распределения дискретной случайной величины;

в) найти вероятность того, что случайная величина X примет

значения, не превышающие по абсолютной величине W.

Задача 2. В ряде случаев о состоянии кожи можно судить по величине скорости распространения в ней механических волн. При

измерении в контрольной группе были получены следующие значения скорости V (м/с) (см. Приложение 2. Варианты индивидуальных заданий к задаче 2): V₁, V₂, …, V_n. Вычислить оценку истинной величины скорости распространения механических волн, абсолютную и относительную погрешности при доверительной вероятности

.

Задача 3.

Известно, что масса вещества m, его объем V и плотность r связаны соотношением

. Для определения плотности вещества таблетки сульфадиметоксина случайным образом отбирали 12 таблеток, измеряли массу в граммах каждой и ее объем в см² (см. Приложение 3. Варианты индивидуальных заданий к задаче 3). Найти оценку истинной плотности вещества таблетки сульфадиметоксина, абсолютную и относительную погрешности при доверительной вероятности

.

ЗАНЯТИЕ № 8

Тема раздела:	Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:	ПРОВЕРКА СТАТИСТИЧЕСКИХ ГИПОТЕЗ
Цель занятия:	Уяснить основную задачу проверки гипотез – как на основании анализа выборочных данных принять решение о справедливости одной из них.

Теоретические вопросы:

1. Нулевая и альтернативная гипотезы. Ошибки первого и второго рода. Уровень значимости.

2. Проверка гипотез относительно средних. t-критерий Стьюдента, T-критерий Крамера-Уэлча.

3. Проверка гипотезы о нормальности закона распределения – критерий ХИ-квадрат.

Литература:

1. Конспект лекций.
2. Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.

- Практически выполнить:

Решение примеров на статистическую проверку гипотез.

Задача 1[2].

При исследовании влияния на величину систолического давления (мм рт. ст.) кофеина трех различных производителей (условно обозначим производителей как a, b и g) были случайным образом отобраны три группы мужчин примерно одинакового возраста (группа A, группа B и группа C). Пациентам каждой из трех групп назначался для приема только кофеин одного производителя лекарств ( группе А назначался кофеин a, группе B - b, С - g).

После приема лекарственного препарата измерялось кровяное давление. Получены массивы значений артериального давления в группах A, B и C (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче 1). Требуется:

- с помощью статистики t-Стьюдента и статистики T- Крамера-Уэлча оценить попарно достоверность сходства/различий представленных выборок A, B и C с доверительной вероятностью p = 0,95;

- проверить гипотезу о нормальности распределения артериального давления в трех группах.

ЗАНЯТИЕ № 9

Тема раздела:	Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:	ЭЛЕМЕНТЫ КОРРЕЛЯЦИОННОГО И ДИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА
Цель занятия:	Получить представление о корреляционном анализе согласованного изменения признаков и о дисперсионном анализе изменчивости признака под влиянием каких-либо контролируемых факторов.

Теоретические вопросы:

1. Статистическая и корреляционная зависимости.

2. Форма и направление корреляционной связи: уравнение регрессии, линия регрессии. Линейная корреляция, коэффициенты регрессии.

3. Теснота (сила) корреляционной связи: коэффициент линейной корреляции.

4. Понятие об однофакторном дисперсионном анализе.

5. Итоговая контрольная работа по разделам: «Элементы высшей математики, теории вероятностей и математической статистики в медицине» (примерные варианты контрольной работы см. в Приложении 3.)

Литература:

1. Конспект лекций.

2. Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.

- Практически выполнить:

1. Итоговая контрольная работа по разделам: «Элементы высшей математики, теории вероятностей и математической статистики в медицине».