ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.09.2024

Просмотров: 179

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

x [a;b],

 

 

 

б) Так как fX

 

 

 

то функция правдоподобия

= ba

 

 

 

 

x [a;b],

 

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

,

 

 

n

L(a; b) = (ba)

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 (θ12 ), 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 0 (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 p ,

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; n1

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 p +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