Элементарные основы теории вероятностей
и
Обработка данных лабораторных работ
[Видео-практика-2023]
Для получения зачета по практике "Обработка данных лабораторных работ"
студентам, которые успешно прошли тесты по части "Элементарные основы теории вероятностей",
необходимо
25 октября заполнить и подписать итоговый тест-отчет по варианту из 8 вопросов (см. раздел Тестовые вопросы)
(без отчета с подписью студента, Учебное управление не проставляет зачет в личный кабинет)
в 09:00, 432 ГК
Лекции по основам теорвера и Консультации по видео-лекциям пройдут очно по средам в 09:00, аудитория 432 ГК.
Зачет проводится очно в письменной форме по тестовым вопросам.
Информация о дисциплине LabData
Первая часть: теорвер
План изложения: сначала рассматривается конечная выборка случайного события и устанавливаются свойства распределения вероятностей повторения этого события в выборке - биномиальное распределение. Для конечной выборки вводятся понятие среднего, а также линейного и квадратичного отклонения от среднего, что позволяет определить не только дисперсию, но и многоточечные корреляторы случайной величины. Затем в случае фиксированного среднего значения числа повторений случайного события в выборке выводится распределение Пуассона для дискретной величины. Эта случайная дискретная величина меняется от нуля до бесконечности и равна числу повторений события в выборке при числе событий, стремящемуся к бесконечности. При этом замкнутость изложения требует введения числа e как <<золотого предела>>, экспоненты, натурального логарифма и ряда Тейлора как предела в схеме итераций для вычисления приближенного значения функции с помощью формулы Ньютона--Лейбница для интеграла от производной функции.
Наконец, путем линейного преобразования числа событий в выборке в случайную величину с нулевым средним и единичной дисперсией выводится нормальное распределение. Для этого приходится найти выражение для факториала в пределе бесконечно растущего числа --- формулу Стирлинга, что требует детального описания вычисления асимптотики интеграла методом сведения его к гауссову возле экстремума подынтегральной функции --- методом перевала. Эти упражнения вполне поучительны для первокурсников, как полагает автор.
В итоге, становится понятным и естественным использование элементарных терминов теории вероятностей, таких, как распределение случайной величины по Гауссу, среднее, дисперсия, и т.п. при введении в курс обработки данных лабораторных работ.
В качестве приложения теории вероятностей в физике сразу после введения основных понятий и инструментов рассмотрены вероятностные азы термодинамики, как то распределение Гиббса, статсумма, энтропия и уравнение состояния идеального газа.
Аттестация по теорверу проводится по итогам тестов по материалам лекций.
Вторая часть: обработка данных
Видео-практика включает в себя 10 видео-занятий по 25 минут, составленных П.В.Поповым в качестве пособия по методике представления и обработки экспериментальных данных студентами на занятиях лабораторного практикума МФТИ по опыту многолетней работы кафедры общей физики. Дополнительные 4 видеоклипа - элементарные основы теории вероятностей [лектор В.В.Киселев]. Проведение практики разбито на 3 периода:
первая неделя семестра – просмотр 5 первых видео-материалов с консультацией ведущих практику в конце недели,
вторая неделя семестра – просмотр 5 завершающих видео-материалов с консультацией ведущих практику в конце недели,
третья неделя – консультация и проведение зачета.
Темы видео-лекций:
классификация погрешностей,
характеристики погрешностей,
случайные величины,
нормальное распределение,
погрешность косвенных измерений,
пример: измерение ускорение свободного падения,
оценка параметров зависимостей,
минимум хи-квадрат и метод наименьших квадратов,
проверка моделей и погрешности параметров,
построение графиков,
элементарные основы теории вероятностей.
Аттестация по видео-практике проводится в виде письменного теста-отчета:
список тестовых вопросов публикуется до начала семестра в разделе Тестовые вопросы,
на консультациях рассматриваются дополнительные тестовые вопросы, включенные в отчетный тест,
для получения зачета необходимо верно ответить на 6 из 8 (2021 г.: 5 из 7) тестовых вопросов в варианте отчетного теста.
Руководитель практики - Киселев Валерий Валерьевич
Доктор физ.мат. наук, доцент, физик-теоретик
Область научных интересов:
физика тяжелых кварков
гравитация и космология
черные дыры
Научные публикации и цитируемость в базах данных:
Лекционные курсы:
Дополнительная "серьёзная" литература по статистической обработке данных эксперимента размещена в разделе Лекции. Внимание! На английском языке!