ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.09.2024
Просмотров: 179
Скачиваний: 0
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
x [a;b], |
|
|
|
|||
б) Так как fX |
|
|
|
то функция правдоподобия |
|
= b−a |
|||||
|
|
|
|
x [a;b], |
|
|
0, |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
, |
|
||
|
n |
L(a; b) = (b−a)
0,
все xi [a;b], i =1,2,…,n,
хотя бы одно значение xi [a;b].
Так как a -min{x1, x2 ,…, xn } , а b .max{x1, x2 ,…, xn } , то максимум функции L достига ется при aммп =min{x1, x2 ,…, xn } и bммп =max{x1, x2 ,…, xn } .
441.Построить по выборке x1, x2,…, xn оценку параметра p геометри
ческого распределения а) методом моментов; б) методом максимального прав доподобия.
442.По выборке x1, x2,…, xn найти оценку параметра µ случайной ве
личины, распределенной по показательному закону: а) методом моментов; б) методом максимального правдоподобия.
443.Случайная величина X = N(a;σ) . По выборке x1, x2,…, xn найти
оценки параметров a и σ: а) методом моментов; б) методом максимального правдоподобия.
444. По данным социологического опроса получено распределение чис ла групп по числу респондентов в группе, отрицательно отзывающихся о но вой рекламной политике фирмы (в каждой группе по 10 респондентов):
Число респондентов, не поддерживающих |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
новую рекламную политику |
||||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Число групп |
132 |
43 |
20 |
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Предполагая, что число респондентов в группе, не поддерживающих но вую рекламную политику, распределено по закону Пуассона, оценить пара метр λ этого закона и определить долю групп, в которых все респонденты поддерживают новую рекламную политику.
69
70
71
§ 5.3.ИНТЕРВАЛЬНЫЕ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ
Вычисляя по выборке оценку θ какого либо параметра θ, мы отдаем себе отчет, что даже если она будет обладать свойствами состоятельности, несме щенности и эффективности, она все равно остается всего лишь п р и б л и ж е н н ы м значением параметра θ. Насколько же может отклониться это приближенное значение от истинного? Иными словами, можно ли указать ин
тервал (θ1;θ2 ), который с заранее заданной вероятностью γ (близкой к едини
це) накрывал бы истинное значение параметра θ. Такой интервал называется
доверительным интервалом или интервальной оценкой, а вероятность γ — доверительной вероятностью или надежностью интервальной оценки.
Предположим, что наблюдения независимы и проводятся в одинаковых условиях, т. е. элементы выборки X1, X2,…, Xn представляют собой независи мые случайные величины, распределенные по одному и тому же закону с ма тематическим ожиданием a и дисперсией σ2 . Тогда, если объем выборки n ве лик (на практике — при n >30 ), то в силу центральной предельной теоремы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(см. § 4.4) случайная величина X =∑Xi |
|
|
n имеет нормальное распределение с |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
параметрами a и σ/ |
|
|
n , поэтому, как несложно показать, случайная величина |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Z = |
( |
|
−a) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
X |
n |
распределена по нормальному закону с параметрами 0 и 1. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
σ |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Найдем по таблице значений функции Лапласа Φ0 такое значение uγ/2, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
чтобы Φ0 (uγ/2 ) =γ/2 . При этом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
P{|Z|<uγ/2 }=P{−uγ/2<Z<uγ/2 }=Φ0 (uγ/2 )−Φ0 (−uγ/2 ) =2Φ0 (uγ/2 ) = γ. |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σuγ/2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(X −a) n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(X −a) n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
Итак, |
|
γ=P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<u |
|
|
. |
|
Но |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<u |
|
|
|
a −X |
< |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ |
|
|
|
|
|
|
γ/2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ |
|
|
γ/2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
− |
σuγ/2 |
<a − |
|
< |
σuγ/2 |
|
|
|
− |
σuγ/2 |
<a < |
|
|
+ |
σuγ/2 |
, значит, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
X |
X |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σu |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σu |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(X −a) n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ/2 |
|
|
|
|
|
|
γ/2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
γ=P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<uγ/2 |
=P X − |
|
|
|
|
|
|
|
<a < X |
+ |
|
|
|
|
, |
(5.3.1) |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
т. е. вероятность того, что интервал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σu |
γ/2 |
|
|
|
|
|
|
σu |
γ/2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X − |
|
|
|
|
; X + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.3.2) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
н а к р о е т |
истинное значение математического ожидания, |
|
равна γ . Таким |
образом, получена интервальная оценка математического ожидания при
большом объеме выборки.
В пакете Microsoft Excel есть функция НОРМСТОБР(α), которая является обратной к функции нормального распределения
НОРМРАСП(u; 0; 1; ИСТИНА) = 1 +Φ0 (u) , 2
72
т. е. для любого α [0;1] НОРМРАСП(НОРМСТОБР(α); 0; 1; ИСТИНА)) совпадает с α. Поэтому uгγ/2 можно найти так: uγг/2 = НОРМСТОБР((1 + γ)/2) и вообще для любо го α [0;1] uα = НОРМСТОБР(α+1/2).
Предположим, что выборка X1, X2,…, Xn взята из генеральной совокупно сти, соответствующей индикатору некоторого события (успеха), тогда смысл элементов выборки таков:
|
|
если произошел успех в i м испытании, |
|
1, |
|
Xi |
= |
|
|
|
если не произошел успех в i м испытании. |
|
0, |
n
При этом MXi =p, DXi =p(1−p) , число m =∑Xi можно считать количе
i=1
ством успехов в серии из n испытаний Бернулли, а выборочное среднее X совпадает с относительной частотойˆp :
n
X = ∑i=1 Xi = m =ˆp ,
nn
поэтому
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
−p |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
(X −a) |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
Z = |
|
= |
|
|
|
|
n |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ |
|
|
|
|
p(1−p)/n |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
и по формуле 5.3.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
(X −a) |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
γ=P |
|
|
|
|
|
|
|
|
<u |
γ/2 |
=P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<u |
|
|
= |
(5.3.3) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
σ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p(1−p)/n |
|
γ/2 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p(1−p) |
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p(1−p) |
|
|
||||||||||||||||
=P |
|
|
−uγ/2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
<p < |
|
|
+uγ/2 |
|
|
|
|
|
. |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
||||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Истинное значение вероятности успеха p в единичном испытании нам не известно, но при большом объеме выборки n можно в качестве p взять при ближенное значение — относительная частотаˆp =m/n , являющуюся состоя тельной, несмещенной и эффективной оценкой вероятности (см. п. 5.2.1). В ре
зультате получим п р и б л и ж е н н ы й |
д о в е р и т е л ь н ы й |
и н т е р в а л |
|||||||||||||||
|
|
|
|
m |
m |
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
||||||||
|
|
|
|
|
1− |
|
|
|
|
|
|
|
1− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
n |
|
|
|
|
n |
|
n |
|
|
|||
|
−uγ/2 |
|
|
|
|
|
+uγ/2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
, |
(5.3.4) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
n |
|
|
|
n |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
который с вероятностью γ накроет истинное значение вероятности успеха p в единичном испытании.
На практике точное значение среднего квадратичного отклонения σ не известно, но по выборке можно получить его состоятельную, несмещенную и (для нормальной случайной величины) эффективную оценку
73
|
|
|
|
|
|
n |
|
||
|
|
|
|
|
|
∑(Xi − |
|
)2 |
|
|
|
|
n |
|
|
X |
|
||
s = s |
2 |
= |
ˆσ = |
i=1 |
. |
||||
|
|
|
2 |
|
|||||
|
X |
|
n −1 |
X |
n −1 |
|
При большом объеме выборки n оправдано использование s в качестве приближенного значения σ в доверительном интервале (5.3.2) для математи ческого ожидания a . Если же объем выборки не очень велик ( n <30), так де
лать нельзя. |
|
||||
Рассмотрим статистику |
|
||||
T = |
( |
|
−a) n |
. |
|
X |
(5.3.5) |
||||
|
|
|
|||
|
|
|
s |
|
Оказывается, распределение величины Tn−1 не зависит ни от X , ни от s , а зависит только от числа n −1, называемого числом степеней свободы. Это распределение называется р а с п р е д е л е н и е м С т ь ю д е н т а (см.
п. 2.5.5). Для этого закона распределения составлены таблицы значений tα; k, при которых P{|Tk |>tp;k }=p , а в пакете Microsoft Excel есть функция
tp; k = СТЬЮДРАСПОБР(p; k).
Поэтому при небольшом объеме выборки интервальная оценка (5.3.2) для математического ожидания переходит в оценку
|
|
|
st |
|
|
|
st |
|
|
|
1−γ;n−1 |
|
|
|
1−γ;n−1 |
|
|
||
X − |
|
; X + |
|
, |
(5.3.6) |
||||
|
|
||||||||
|
n |
|
|
|
n |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
где X — выборочное среднее, s — стандартное отклонение, а t1–гγ; n–1 = = СТЬЮДРАСПОБР(1 – γ; n – 1).
Для удобства сведем рассмотренные интервальные оценки основных чи словых характеристик и параметров случайных величин в табл. 5.3.1.
Т а б л и ц а 5.3.1
Интервальные оценки основных числовых характеристик и параметров случайных величин
Параметр |
|
Предположения |
|
|
|
|
|
Интервальная оценка |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ |
|
|
|
|
σ |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
−uγ/2 |
|
|
<a < X +uγ/2 |
|
|
|
|
= γ |
|
|||||||||
параметр a |
|
σ известно |
P X |
n |
|
n |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
нормального закона |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
распределения |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
σ не известно |
P X −t1−γ; n−1 |
n |
<a < X +t1−γ; n−1 |
|
|
|
= γ |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
||||||||
вероятность p успеха |
n порядка нескольких |
|
ˆp(1−ˆp) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆp(1−ˆp) |
|
||||||||||||||||
в серии из n |
|
десятков или более |
P ˆp −uγ/2 |
|
|
|
|
<p <ˆp +uγ/2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= γ |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|||||||
испытаний Бернулли |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Задачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
445. При выборочной проверке 100 банковских счетов была получена |
|||||||||||||||||||||||||
оценка |
|
=25 тыс. |
руб. для среднего остатка на счете. Известно среднее квад |
||||||||||||||||||||||
x |
ратичное отклонение σ=8 тыс. руб. Построить 90% ный доверительный ин
74