Лабораторная работа 1 Дискретные распределения

Ю. М. ЖУЧЕНКО

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БИОЛОГИИ И ХИМИИ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Гомель
УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет

имени Франциска Скорины»

Ю. М. ЖУЧЕНКО

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БИОЛОГИИ И ХИМИИ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Рекомендовано УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники в качестве учебно-методического пособия для студентов учреждений, обеспечивающих получение высшего образования по специальности 1-31 01 01 “Биология”

Гомель
УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

УДК 57; 004.9+54; 004.9 (075.8)

ББК 28c51+24c51я73

Ж 834

Рецензенты:

С. В. Буга профессор, доктор биол. наук,

заведующий кафедрой зоологии Белорусского государственного университета;

А. К. Баев доктор хим. наук, профессор кафедры биохимии и биофизики учреждения образования «Международный государственный экологический университет им. А. Д. Сахарова

Рекомендовано к изданию научно-методическим советом учреждения образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»

Жученко, Ю. М.

Ж 834 Информационные технологии в биологии и химии: лабораторный практикум для студентов вузов по специальности 1-31 01 01 «Биология» / Ю. М. Жученко; М-во образования РБ, Гомельский гос. ун-т им. Ф. Скорины. – Гомель: ГГУ
им. Ф. Скорины, 2010.– 148 с.

ISBN

Целью лабораторного практикума является оказание помощи студентам в усвоении основ курса информационных технологий в биологии и химии, в частности математической статистики, обработки результатов экспериментов с применением возможностей персональных компьютеров.

Лабораторный практикум адресован студентам специальности 1-31 01 01 «Биология».

УДК 57; 004.9+54; 004.9 (075.8)

ББК 28c51+24c51я73

ISBN Ó Жученко Ю. М., 2010

Ó УО «Гомельский государственный

университет им Ф. Скорины», 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 6

Лабораторная работа 1
Дискретные распределения. 7

Краткие теоретические сведения. 7

Задания для выполнения. 16

Лабораторная работа 2
Основные модели теоретических распределений (Statistica 6) 18

Краткие теоретические сведения. 18

Задания для выполнения. 25

Лабораторная работа 3
Распределение параметров выборки. 26

Краткие теоретические сведения. 26

Задания для выполнения. 30

Лабораторная работа 4
Разнообразие значений признака (MS Excel) 31

Краткие теоретические сведения. 31

Задания для выполнения. 40

Лабораторная работа 5
Разнообразие значений признака (Statistica 6) 41

Краткие теоретические сведения. 41

Задания для выполнения. 48

Лабораторная работа 6
Парная корреляция (MS Excel) 49

Краткие теоретические сведения. 49

Задания для выполнения. 55

Лабораторная работа 7
Парная корреляция (Statistica 6) 57

Краткие теоретические сведения. 57

Задания для выполнения. 61

Лабораторная работа 8
Частная и множественная линейные корреляции и регрессия
(Statistica 6) 62

Краткие теоретические сведения. 62

Задания для выполнения. 72

Лабораторная работа 9
Криволинейная корреляция и регрессия (MS Excel) 73

Краткие теоретические сведения. 73

Задания для выполнения. 77

Лабораторная работа 10
Криволинейная корреляция и регрессия (Statistica 6) 78

Краткие теоретические сведения. 78

Задания для выполнения. 84

Лабораторная работа 11
Однофакторный дисперсионный анализ (однофакторный
комплекс в MS Excel) 85

Краткие теоретические сведения. 85

Задания для выполнения. 88

Лабораторная работа 12
Однофакторный дисперсионный анализ (однофакторный
комплекс в Statistica 6) 89

Краткие теоретические сведения. 89

Задания для выполнения. 95

Лабораторная работа 13
Многофакторный дисперсионный анализ (двухфакторный
комплекс в MS Excel) 96

Краткие теоретические сведения. 96

Задания для выполнения. 100

Лабораторная работа 14
Многофакторный дисперсионный анализ (многофакторный
комплекс в Statistica 6) 101

Краткие теоретические сведения. 101

Задания для выполнения. 109

Лабораторная работа 15
Классификация (дискриминантный анализ в Statistica 6) 110

Краткие теоретические сведения. 110

Задания для выполнения. 119

Лабораторная работа 16
Классификация (кластерный анализ в Statistica 6) 120

Краткие теоретические сведения. 120

Задания для выполнения. 136

Литература 137

Приложение А (обязательное) 138

Приложение Б (обязательное) 139

Приложение В (обязательное) 140

Приложение Г (обязательное) 141

Приложение Д (обязательное) 142

Приложение Е (обязательное) 144

Приложение Ж (обязательное) 146

Приложение И (обязательное) 147

Введение

Некоторые биологические вопросы не могут быть решены без применения специальных математических методов. К таким вопросам относятся: сравнение выборочных групп по изучаемым показателям и определение достоверности результатов такого сравнения с заданной вероятностью безошибочных прогнозов, определение достаточной численности подопытных объектов, измерение силы влияния различных факторов на биологические процессы и явления и т. д. Современный этап развития науки характеризуется широким применением средств вычислительной техники. Применительно к современным персональным компьютерам, в арсенале математической обработки информации пользователем существует огромное количество программных продуктов. Среди них важное место занимают табличный процессор MS Excel и программа
Statistica 6.0 для статистического анализа данных в среде WINDOWS.

Целью лабораторного практикума является ознакомление с указанными программами, в которых материал расположен таким образом, что пользователь может повторить все описанные действия на своем компьютере. Самостоятельная работа в форме упражнений и задач позволит углубить понимание разбираемых примеров. Ранее каждый шаг исследований, начиная от представления данных, перевода их в нужный формат, проверки, группировки, сортировки, графической интерпретации, подготовки программ обработки до просмотра результатов, был трудной задачей. Теперь достаточно двух-трех щелчков мыши, чтобы огромные объемы данных чрезвычайно быстро преобразовались, обработались и появились на экране в виде графиков, диаграмм и таблиц.

На простых и доступных примерах, взятых из различных сфер жизни, показаны возможности этих систем по статистической обработке данных.

В основу лабораторного практикума положены материалы, опубликованные в работах (1–14) и адаптированы к современным версиям табличного процессора MS Excel и пакета статистического анализа Statistica 6.0.

Лабораторный практикум может быть адресован не только студентам специальности 1-31 01 01 «Биология», но и студентам других специальностей, работающих на персональных компьютерах.

Лабораторная работа 1 Дискретные распределения

Цель работы: научиться вычислять отдельные биноминальные вероятности и суммировать их далее по определенному множеству целых чисел на вероятностном калькуляторе в Statistica 6.