<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">izmertech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Измерительная техника</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Izmeritel`naya Tekhnika</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0368-1025</issn><issn pub-type="epub">2949-5237</issn><publisher><publisher-name>ФГУП "ВНИИФТРИ"</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.32446/0368-1025it.2025-2-47-54</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">izmertech-2293</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТРОЛОГИИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>GENERAL PROBLEMS OF METROLOGY AND MEASUREMENT TECHNIQUES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Оценивание традиционных числовых характеристик многомодальных законов распределения одномерной случайной величины в условиях статистических данных большого объёма</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Estimation of traditional numerical characteristics of multimodal distribution laws of a one-dimensional random variable in conditions of large volume statistical data</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-0664-3870</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Лапко</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Lapko</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Лапко Александр Васильевич</p><p>Красноярск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Aleksandr V. Lapko</p><p>Krasnoyarsk</p></bio><email xlink:type="simple">lapko@icm.krasn.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-6938-9323</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Лапко</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Lapko</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Василий Александрович Лапко</p><p>Красноярск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Vasiliy A. Lapko</p><p>Krasnoyarsk</p></bio><email xlink:type="simple">valapko@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения РАН; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Institute of Computational Modelling of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Reshetnev Siberian State University of Science and Technology</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук;&#13;
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Institute of Computational Modelling of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Reshetnev Siberian State University of Science and Technology</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>06</day><month>06</month><year>2025</year></pub-date><volume>74</volume><issue>2</issue><fpage>47</fpage><lpage>54</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Лапко А.В., Лапко В.А., 2025</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Лапко А.В., Лапко В.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Lapko A.V., Lapko V.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.izmt.ru/jour/article/view/2293">https://www.izmt.ru/jour/article/view/2293</self-uri><abstract><p>Рассмотрено оценивание традиционных числовых характеристик многомодальных симметричного и несимметричного законов распределения одномерных случайных величин при больших объёмах статистических данных. Выполнен сравнительный анализ эффективности методов оценивания указанных характеристик по исходным статистическим данным и по результатам декомпозиции этих данных с использованием четырёх формул дискретизации интервала значений случайной величины – Старджесса, Брукса-Каррузера, Хайнхольда-Гаеде и формулы оптимальной дискретизации, предложенной авторами настоящей статьи. Применение таких формул дискретизации позволяет обойти проблему больших выборок. Для этого сформированы массивы данных, позволяющие оценивать числовые характеристики законов распределения случайных величин с учётом их дискретных значений. По преобразованным массивам данных вычислены оценки математического ожидания, среднего квадратического отклонения, коэффициентов асимметрии и эксцесса. Сравнены оценки числовых характеристик рассмотренных законов распределения для непрерывной и дискретной случайных величин при различных объёмах исходных статистических данных. Установлена эффективность методов оценивания числовых характеристик многомодальных законов распределения по исходной статистической информации и результатам преобразования данной информации с использованием указанных формул дискретизации. Достоверность сравнения показателей эффективности исследуемых методов подтверждена с применением критерия Колмогорова-Смирнова. Показано, что формула Хайнхольда-Гаеде и предложенная авторами формула оптимальной дискретизации более эффективны по сравнению с формулами Старджесса и Брукса-Каррузера. Полученные результаты можно использовать при обработке данных дистанционного зондирования природных объектов, которые характеризуются большим объёмом статистической информации и многомодальными законами распределения спектральных признаков.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The efficiency of estimating the traditional numerical characteristics of multimodal symmetric and asymmetric distribution laws of a one-dimensional random variable with large amounts of statistical data is considered. To circumvent the problem of large samples, the formulas for discretization of the interval of values of a random variable by Sturgess, Brooks-Carruthers, Heinhold-Gaede and the formula for optimal discretization proposed by the authors of this article were used. For this purpose, data arrays have been formed that allow us to evaluate the numerical characteristics of the laws of distribution of random variables, taking into account their discrete values. Estimates of mathematical expectation, mean square deviation, coefficients of asymmetry and kurtosis are calculated from the transformed data sets. Estimates of the numerical characteristics of the considered distribution laws for continuous and discrete random variables with different volumes of initial statistical data are compared. The efficiency of methods for estimating the numerical characteristics of multimodal distribution laws based on initial statistical information and the results of transforming this information using the specifi ed discretization formulas has been established. The reliability of comparing the performance indicators of the studied methods was confirmed using the Kolmogorov-Smirnov criterion. It is shown that the Heinhold-Gaede formula and the optimal discretization formula proposed by the authors are more effective than the Sturgess and Brooks-Carruthers discretization formulas. The obtained results can be used in processing remote sensing data of natural objects, which are characterized by a large volume of statistical information and multimodal laws of distribution of spectral features.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>числовые характеристики закона распределения</kwd><kwd>многомодальные законы распределения</kwd><kwd>одномерная случайная величина</kwd><kwd>выборки большого объёма</kwd><kwd>формула дискретизации Старджесса</kwd><kwd>формула дискретизации Брукса-Каррузера</kwd><kwd>формула дискретизации Хайнхольда-Гаеде</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>numerical characteristics of the distribution law</kwd><kwd>multimodal distribution laws</kwd><kwd>one-dimensional random variable</kwd><kwd>large volume samples</kwd><kwd>Sturgess discretization formula</kwd><kwd>Brooks-Carruthers discretization formula</kwd><kwd>Heinhold-Gaede discretization formula</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Авторы заявляют, что во время подготовки данной рукописи не было получено никаких средств, грантов или другой поддержки</funding-statement><funding-statement xml:lang="en">The authors declare that no funds, grants, or other support were received during the preparation of this manuscript</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лапко А. В., Лапко В. А. Оценивание традиционных числовых характеристик логнормальных законов распределения одномерной случайной величины в условиях большого объёма статистических данных. Измерительная техника, 73(2), 23–29 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-2-23-29; https://elibrary.ru/jxkngi</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lapko A. V., Lapko V. A. Estimation of traditional numerical characteristics of lognormal distribution laws of a onedimensional random variable in conditions of large volume statistical data. Measurement Techniques, 67(2), 109–118 (2024). https://doi.org/10.1007/s11018-024-02332-y</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шипко В. В., Борзов С. М. Исследование эффективности классификации гиперспектральных данных при ограничениях на разрядность квантования, количество спектральных каналов и пространственное разрешение. Автометрия, 58(3), 79–87 (2022). https://doi.org/10.15372/AUT20220309; https://elibrary.ru/amztfv</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shipko V. V., Borzov S. M. Analysis of the efficiency of hyperspectral data classification under constraints on the quantization bit depth, the number of spectral channels, and spatial resolution. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 58(3), 273–280 (2022). https://doi.org/10.3103/s8756699022030062</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Борзов С. М., Нежевенко Е. С. Нейросетевые технологии в задачах обнаружения и классификации объектов. Автометрия, 59(3), 52–71 (2023). https://doi.org/10.15372/AUT20230307; https://elibrary.ru/uwyaqy</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Borzov S. M., Nezhevenko E. S. Neural network technologies for detection and classification of objects. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 59(3), 329–345 (2023). https://doi.org/10.3103/s8756699023030032</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лебедев И. С. Адаптивное применение моделей машинного обучения на отдельных сегментах выборки в задачах регрессии и классификации. Информационно-управляющие системы, (3), 20–30 (2022). https://doi.org/10.31799/1684-8853-2022-3-20-30; https://elibrary.ru/zoevfc</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lebedev I. S. Adaptive application of machine learning models on separate segments of a data sample in regression and classification problems. Information and Control Systems, (3), 20–30 (2022). (In Russ.) https://doi.org/10.31799/1684-8853-2022-3-20-30</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кивчун О. Р. Алгоритм проверки данных на негауссовость с использованием алгоритмов векторного рангового анализа. Информационные технологии, 30(4), 198–205 (2024). https://doi.org/10.17587/it.30.198-205; https://elibrary.ru/yjwckt</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kivchun O. R. Data validation algorithm based on vector rank analysis. Information technologies, 30(4), 198–205 (2024). (In Russ.) https://doi.org/10.17587/it.30.198-205</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шаруева А. В., Лапко А. В., Лапко В. А. Непараметрические методы проверки гипотез о распределениях случайных величин при анализе данных дистанционного зондирования. СО РАН, Новосибирск (2024). https://doi.org/10.53954/9785604990094; https://elibrary.ru/dfbrbi</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sharueva A. V., Lapko A. V., Lapko V. A., Nonparametric methods for hypotheses testing about distributions of random variables in the analysis of remote sensing data. SB RAS, Novosibirsk (2024). (In Russ.) https://doi.org/10.53954/9785604990094</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лапко А. В., Лапко В. А. Сравнение эффективности методов дискретизации интервала изменения значений случайной величины при синтезе непараметрической оценки плотности вероятности. Измерительная техника, (3), 5–8 (2014). https://elibrary.ru/saehkp</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lapko A. V., Lapko V. A. Comparison of the effectiveness of methods for sampling the range of variation of random quantities in synthesis of nonparametric estimates of probability density. Measurement Techniques, 57(3), 222–227 (2014). https://doi.org/10.1007/s11018-014-0435-y</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sturges H. A. The choice of a class interval. Journal of the American Statistical Association, 21, 65–66 (1926). https://doi.org/10.1080/01621459.1926.10502161</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sturgess H. A., Journal of the American Statistical Association, 21, 65–66 (1926). https://doi.org/10.1080/01621459.1926.10502161</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Storm R. Wahrscheinlichkeitsrechnung, mathematische Statistik und statistische Qualitätskontrolle. Fachbuchverlag, Leipzig, (2001). (In German)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Storm R. Wahrscheinlichkeitsrechnung, mathematische statistik und statistische qualitätskontrolle. Fachbuchverlag, Leipzig, (2001). (In German)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Heinhold J., Gaede K.-W. Ingenieur-Statistik. R. Oldenbourg Verlag, München-Wien (1972). (In German) https://doi.org/10.1002/cite.330450621</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Heinhold J., Gaede K.-W. Ingenieur-Statistik. R. Oldenbourg Verlag, München-Wien (1972). (In German) https://doi.org/10.1002/cite.330450621</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лапко А. В., Лапко В. А. Оценивание интеграла от квадрата плотности вероятности одномерной случайной величины. Измерительная техника, (7), 22–28 (2020). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-7-22-28; https://elibrary.ru/nteghi</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lapko A. V., Lapko V. A. Integral estimate from the square of the probability density for a one-dimensional random variable. Measurement Techniques, 63(7), 534–542 (2020). https://doi.org/10.1007/s11018-020-01820-1</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Robertson C. A., Fryer J. G. Some descriptive properties of normal mixtures. Scandinavian Actuarial Journal, 1969(3-4), 137–146 (1969). https://doi.org/10.1080/03461238.1969.10404590</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Robertson C. A., Fryer J. G. Some descriptive properties of normal mixtures. Scandinavian Actuarial Journal, 1969(3-4), 137–146 (1969). https://doi.org/10.1080/03461238.1969.10404590</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Eisenberger I. Genesis of bimodal distributions. Technometrics, 6(4), 357–363 (1964). https://doi.org/10.1080/00401706.1964.10490199</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Eisenberger I. Genesis of bimodal distributions. Technometrics, 6(4), 357–363 (1964). https://doi.org/10.1080/00401706.1964.10490199</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ray S., Lindsay B. G. The topography of multivariate normal mixtures. Annals of Statistics, 33(5), 2042–2065 (2005). https://doi.org/10.1214/009053605000000417</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ray S., Lindsay B. G. The topography of multivariate normal mixtures. Annals of Statistics, 33(5), 2042–2065 (2005). https://doi.org/10.1214/009053605000000417</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
