- •Глава 1. Закон больших чисел (предельные теоремы)
- •§ 1. Основные понятия и формулы
- •1. Неравенство Маркова
- •2. Неравенство Чебышева
- •3. Неравенство Бернулли
- •4. Теорема Чебышева для последовательности независимых св
- •5. Частный случай
- •§ 2. Решение типовых задач
- •§ 3. Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 2. Нормальная случайная величина
- •§ 1. Основные понятия и формулы
- •§ 2. Решение типовых задач
- •§ 3. Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 3. Точечные оценки неизвестных параметров
- •§ 1. Основные методы нахождения оценок неизвестных параметров
- •§ 1.1 Метод моментов Пирсона
- •§ 1.2. Метод максимального правдоподобия Фишера
- •§ 2. Решение типовых задач
- •Решение задачи (метод моментов)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •Решение задачи (метод моментов Пирсона)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •Решение задачи (метод моментов Пирсона)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •Решение задачи (метод моментов Пирсона)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •Решение задачи (метод моментов Пирсона)
- •Решение задачи (метод моментов Пирсона)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •Решение задачи (метод моментов Пирсона)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •Решение задачи (метод моментов Пирсона)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •Решение задачи (метод моментов Пирсона)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •Решение задачи (метод моментов Пирсона)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •Решение задачи (метод моментов Пирсона)
- •Решение задачи (метод моментов Пирсона)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •Решение задачи (метод максимального правдоподобия)
- •§ 3. Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 4. Построение доверительных интервалов для параметров распределения генеральной совокупности
- •§1. Схема построения доверительных интервалов
- •§2. Решение типовых задач
- •§3. Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 5. Проверка статистических гипотез. Критерий значимости
- •§1. Схема применения критерия значимости. Ошибки I и II рода
- •Для левосторонней гипотезы:
- •§2. Решение типовых задач
- •§3. Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 6. Проверка гипотезы о законе распределения генеральной совокупности (критерий согласия)
- •§1. Схема применения критерия согласия
- •§2. Решение типовых задач (проверка гипотезы о виде распределения генеральной совокупности. Критерий Пирсона )
- •§3. Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 7. Методический материал для написания эссе
- •§1. Методические рекомендации по написанию эссе
- •Упрощенный критерий проверки
- •Более обоснованный критерий проверки
- •1 Задача: о равенстве математических ожиданий.
- •2 Задача: о равенстве вероятностей двух событий.
- •§2. Образец написания эссе
- •I. Проверка гипотезы о равенстве мо из любых гс в случае больших выборок
- •II. Проверка гипотезы о равенстве вероятностей двух событий с помощью доверительного интервала при большом объеме выборки
- •Глава 8. Приложения
- •§1. Понятие о квантилях
- •§2. Основные распределения в статистике
- •1. Распределение χ2 с «k» степенями свободы
- •2. Распределение Стьюдента с “k” степенями свободы
- •3. Распределение Фишера с и степенями свободы
- •§3. Статистические таблицы
Глава 4. Построение доверительных интервалов для параметров распределения генеральной совокупности
§1. Схема построения доверительных интервалов
Постановка задачи
Дано:
-
генеральная совокупность. Распределение
СВ (случайная величина)
содержит
неизвестный параметр
.Задана доверительная вероятность
(
-
уровень значимости; обычно
,
,
).Дана выборка объема
(в
общем случае это случайная выборка
)
Найти доверительный интервал
,
т.е. такой интервал, что
.
Схема решения задачи
Находим точечную оценку параметра (это статистика или СВ
)Подбираем статистику
,
так чтобы выполнялись условия:Закон распределения
известен,
но функция распределения или функция
плотности не содержатся в задании
.
Чаще всего будем использовать следующие распределения:
-
нормальное стандартное распределение.
г
де
-
функция Лапласа
-
распределение ХИ квадрат, имеющее
степеней свободы.
Распределение Стьюдента, имеющее степеней свободы (при
)
распределение
Фишера, имеющее
и
степеней
свободы
Ф
ункция
строго
монотонна и непрерывна по параметру
.
Это означает, что
можно
однозначно выразить
Пусть схематично изображены графики функции плотности (
)
статистики
и функции распределения (
).
Заметим, что
равносильно
Пусть
,
где
-
квантиль распределения
порядка
Напомним:
Если
-
функция распределения
,
то
(определение
квантиля порядка
)
Тогда
Вывод: для нахождения границ интервала
удобно
Эти квантили основных распределений даны в таблицах.
В общем случае, если известна формула распределения, то для нахождения квантили решаем уравнение:
(обратная
функция)
Итак: находим квантили распределения
Е
сли
функция плотности – четная (график
симметричен относительно оси Y),
то
Составляем неравенство
и
решаем относительно
(
)
§2. Решение типовых задач
Задача 1 (Доверительный
интервал для математического ожидания
при известном
)
Дано:
Генеральная совокупность имеет нормальное распределение, причем известна:
-
выборка
По доверительной вероятности
построить доверительный интервал для
математического ожидания
Решение:
Точечная оценка для математического ожидания – это выборочное среднее.
Известно, что
(
распределена
нормально с параметрами
)Р
ассмотрим
статистику
,
,
где
-
квантиль порядка
,
Решение неравенства:
,
где
=>
Ответ:
Замечание: Если длина
доверительного интервала
известна,
,
то возможно 2 варианта прикладных задач.
Задача 1.1
Дано:
Найти:
объем выборки
Решение:
(выражаем
из
)
Задача 1.2
Найти:
уровень значимости
Решение:
(выражаем
из
)
По таблице значений функции Лапласа находим соответствующее значение:
Задача 2 (Построение доверительного интервала для математического ожидания при неизвестном σ)
Дано:
X
;
По доверительной вероятности построить доверительный интервал для математического ожидания
Решение:
В качестве точечной оценки для МО:
,
где
,
т.к.
неизвестное,
то для оценки
используем
исправленную дисперсию:
Р
ассмотрим
статистику:
;
СВ Т имеет распределение Стьюдента с
степенями
свободы
;
(Функция распределения не зависит от
)График функции плотности:
, где
- квантиль порядка
;
распределение Стьюдента с
степенями
свободыРешаем неравенство:
,
где
Ответ:
,
где
Задача 3 (Построение доверительного интервала σ2 при известном параметре m)
Дано:
(математическое
ожидание)- известно;
-
выборка;
–
уровень значимости.
Найти:
доверительный интервал для
(
и для
):
Решение:
Т.к. математическое ожидание нам известно, то в качестве точечной оценки для возьмем центрированную дисперсию:
(несмещенная
оценка дисперсии)Рассмотрим статистику
-
имеет распределение
с
степенями
свободы. Функция распределения не
зависит от
.Г
рафик
функции плотности:
,
где
–
квантиль порядка
распределения
с
степенями
свободы;
–
квантиль порядка
распределения
с
степенями
свободы
Решаем неравенство:
Ответ: доверительный интервал
для
(
):
Задача 4 (Построение доверительного интервала для σ при неизвестном m)
Дано:
- неизвестно;
- уровень значимости;
-случайная
выборка
Найти:
доверительный интервал для (для ):
Решение:
Т.к. математическое ожидание неизвестно, то в качестве точечной оценки для возьмем исправленную выборочную дисперсию:
,
где
(несмещенная
оценка дисперсии)Рассмотрим статистику:
-
распределение
с
степенями
свободы; Функция распределения не
зависит от
Г
рафик
функции плотности:
,
где
-
квантиль порядка
распределения
с
степенями
свободы;
-
квантиль порядка
распределения
с
степенями
свободы.Решаем неравенство:
Ответ: доверительный интервал
для
(
)
-
Задача 5 (Доверительный интервал для вероятности успеха в распределении Бернулли)
Дано:
Проведено
испытаний.
Успех А произошел ровно m
раз.
(
неизвестно);– уровень значимости;
-
вероятность успеха в одном испытании.
Найти:
доверительный интервал для :
Решение:
Точечной оценкой для является относительная частота
(
–
эффективная состоятельная оценка
);
Известно, что
Рассмотрим статистику:
,
где
–
стандартное нормальное распределение
;
Распределение не зависит от
Г
рафик
функции плотности:
;
-
квантиль порядка
стандартного
нормального распределенияРешаем неравенство:
Ответ:
,
где
,
Задача 6 (Доверительный интервал для параметра λ распределения Пуассона)
Дано:
распределена по закону Пуассона с
параметром
;
неизвестно.
-
определение закона ПуассонаПроведено испытаний;
- выборка
- уровень значимости.
Найти:
доверительный интервал для параметра :
Решение:
Эффективной точечной оценкой параметра в распределении Пуассона
, где
;
Полагаем:
,
,
Р
ассмотрим
статистику:
,
где
- стандартное нормальное распределение;Функция плотности:
не зависит от
; – квантиль порядка стандартного распределения
Решаем неравенство:
Ответ:
,
где
Задача 7 (Доверительный интервал
генеральной доли
,
нормально распределенной генеральной
совокупности при большом объеме выборки
(собственно – случайный повторный
отбор)
Дано:
-
объем выборки
-
выборочная доля
- генеральная доля
Найти:
доверительный интервал для :
Решение:
Точечной оценкой для является выборочная доля:
,
где
Р
ассмотрим
статистику:
,
где
График функции плотности:
;
-
квантиль порядка
стандартного нормального распределенияРешаем неравенство:
Ответ:
,
где
Задача 8 (Доверительный интервал генеральной доли нормально распределенной генеральной совокупности по выборочной доле при большом объеме выборки (собственно – случайный бесповторный отбор)
Дано:
- объем выборки
-
число элементов из которых производится
выборка
Найти:
Решение:
Статистика для доверительного интервала :
,
где
Аналогично решению задачи №7
Ответ:
,
где
Замечание:
Если объем выборки маленький (
),
то для решения Задачи 7 имеем следующий
интервал:
,
где
,
-
квантиль распределения Стьюдента
порядка
с
числом степеней свободы
Для решения Задачи 8 при имеем следующий интервал:
,
где
Задача 9
Бюро по найму рабочих желает оценить
средние ставки рабочих вакансий в
определенной отрасли промышленности.
Случайная выборка 61 вакансии дала
= 42,539 рублей,
выб
= 11, 690 рублей. Постройте доверительный
интервал для средних ставок по вакансиям
в данной отрасли промышленности.
Задача №10
Консультационной фирме необходимо оценить средний стаж работы менеджеров в фирме «Балтика». Случайная выборка 28 менеджеров показала, что = 4,2 лет. Предполагается, что ген =2,2 года. Постройте 99% доверительный интервал для среднего стажа работы менеджеров в фирме «Балтика».
Задача №11
Опрос 300 случайно отобранных жителей города «Н» показал, что 55% из них довольны деятельностью вновь избранного мера. Постройте 95% доверительный интервал доли жителей этого города, которые так же доверяют мэру.
Задача №12
Менеджер банка проверяет ежемесячные
платежи по счетам. Он сделал выборку из
100 счетов и вычислил исправленное С.К.О.
Какой
95% доверительный интервал для дисперсии
построил менеджер?
