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.
