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《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)ppt》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、前面,我們討論了參數(shù)的點(diǎn)估計(jì),它是用樣本算得的一個(gè)估計(jì)值去估計(jì)未知參數(shù).但是,點(diǎn)估計(jì)值僅僅是未知參數(shù)的一個(gè)近似值,它沒(méi)有反映出這個(gè)近似值的誤差范圍,這是點(diǎn)估計(jì)的一個(gè)缺陷。下面我們將介紹的區(qū)間估計(jì)正好彌補(bǔ)了點(diǎn)估計(jì)的這個(gè)缺陷.§6.5區(qū)間估計(jì)16.5.1區(qū)間估計(jì)的概念定義6.5.1設(shè)?是總體的一個(gè)參數(shù),其參數(shù)空間為Θ,x1,x2,…,xn是來(lái)自該總體的樣本,對(duì)給定的一個(gè)?(0<1),若有兩個(gè)統(tǒng)計(jì)量和,若對(duì)任意的?∈Θ,有(6.5.1)2則稱隨機(jī)區(qū)間[]為?的置信水平為1-?的置信區(qū)間,或簡(jiǎn)稱[]是?的1-?置信區(qū)間.和分別稱為?的(雙側(cè))置信下限和置信上限.這里置信水平1-?的含義是指在
2、大量使用該置信區(qū)間時(shí),至少有100(1-?)%的區(qū)間含有?。3例6.5.1設(shè)x1,x2,…,x10是來(lái)自N(?,?2)的樣本,則?的置信水平為1-?的置信區(qū)間為其中,、s分別為樣本均值和樣本標(biāo)準(zhǔn)差。這個(gè)置信區(qū)間的由來(lái)將在6.5.3節(jié)中說(shuō)明,這里用它來(lái)說(shuō)明置信區(qū)間的含義。若取?=0.10,則t0..95(9)=1.8331,上式化為4現(xiàn)假定?=15,?2=4,則我們可以用隨機(jī)模擬方法由N(15,4)產(chǎn)生一個(gè)容量為10的樣本,如下即是這樣一個(gè)樣本:14.8513.0113.5014.9316.9713.8017.9513.3716.2912.38由該樣本可以算得從而得到?的一個(gè)區(qū)間估計(jì)為該區(qū)
3、間包含?的真值15?,F(xiàn)重復(fù)這樣的方法100次,可以得到100個(gè)樣本,也就得到100個(gè)區(qū)間,我們將這100個(gè)區(qū)間畫(huà)在圖6.5.1上。5由圖6.5.1可以看出,這100個(gè)區(qū)間中有91個(gè)包含參數(shù)真值15,另外9個(gè)不包含參數(shù)真值。圖6.5.1?的置信水平為0.90的置信區(qū)間6取?=0.50,我們也可以給出100個(gè)這樣的區(qū)間,見(jiàn)圖6.5.2??梢钥闯?,這100個(gè)區(qū)間中有50個(gè)包含參數(shù)真值15,另外50個(gè)不包含參數(shù)真值。圖6.5.2?的置信水平為0.50的置信區(qū)間7定義6.5.2沿用定義6.5.1的記號(hào),如對(duì)給定的?(0<1),對(duì)任意的?∈Θ,有(6.5.2)稱為?的1-?同等置信區(qū)間。8定義6
4、.5.3若對(duì)給定的?(0<1)和任意的?∈Θ,有,則稱為?的置信水平為1-?的(單側(cè))置信下限。假如等號(hào)對(duì)一切?∈Θ成立,則稱為?的1-?同等置信下限。若對(duì)給定的?(0<1)和任意的?∈Θ,有,則稱為?的置信水平為1-?的(單側(cè))置信上限。若等號(hào)對(duì)一切?∈Θ成立,則稱為1-?同等置信上限。單側(cè)置信限是置信區(qū)間的特殊情形。因此,尋求置信區(qū)間的方法可以用來(lái)尋找單側(cè)置信限。9構(gòu)造未知參數(shù)?的置信區(qū)間的最常用的方法是樞軸量法,其步驟可以概括為如下三步:1.設(shè)法構(gòu)造一個(gè)樣本和?的函數(shù)G=G(x1,x2,…,xn,?)使得G的分布不依賴于未知參數(shù)。一般稱具有這種性質(zhì)的G為樞軸量。2.適當(dāng)?shù)剡x
5、擇兩個(gè)常數(shù)c,d,使對(duì)給定的?(0<1)有P(c≤G≤d)=1-?3.假如能將c≤G≤d進(jìn)行不等式等價(jià)變形化為則[,]是?的1-?同等置信區(qū)間。6.5.2樞軸量法10關(guān)于置信區(qū)間的構(gòu)造有兩點(diǎn)說(shuō)明:滿足置信度要求的c與d通常不唯一。若有可能,應(yīng)選平均長(zhǎng)度達(dá)到最短的c與d,這在G的分布為對(duì)稱分布場(chǎng)合通常容易實(shí)現(xiàn)。實(shí)際中,選平均長(zhǎng)度盡可能短的c與d,這往往很難實(shí)現(xiàn),因此,常這樣選擇c與d,使得兩個(gè)尾部概率各為?/2,即P(Gd)=?/2,這樣的置信區(qū)間稱為等尾置信區(qū)間。這是在G的分布為偏態(tài)分布場(chǎng)合常采用的方法。11一、?已知時(shí)?的置信區(qū)間在這種情況下,樞軸量可選為,c和d應(yīng)
6、滿足P(c≤G≤d)=?(d)-?(c)=1-?,經(jīng)過(guò)不等式變形可得該區(qū)間長(zhǎng)度為。當(dāng)d=-c=u1-?/2時(shí),d-c達(dá)到最小,由此給出了的同等置信區(qū)間為[,]。(6.5.8)這是一個(gè)以為中心,半徑為的對(duì)稱區(qū)間,常將之表示為。6.5.3單個(gè)正態(tài)總體參數(shù)的置信區(qū)間12例6.5.3用天平秤某物體的重量9次,得平均值為(克),已知天平秤量結(jié)果為正態(tài)分布,其標(biāo)準(zhǔn)差為0.1克。試求該物體重量的0.95置信區(qū)間。解:此處1-?=0.95,?=0.05,查表知u0.975=1.96,于是該物體重量?的0.95置信區(qū)間為,從而該物體重量的0.95置信區(qū)間為[15.3347,15.4653]。13例6.5.
7、4設(shè)總體為正態(tài)分布N(?,1),為得到?的置信水平為0.95的置信區(qū)間長(zhǎng)度不超過(guò)1.2,樣本容量應(yīng)為多大?解:由題設(shè)條件知?的0.95置信區(qū)間為其區(qū)間長(zhǎng)度為,它僅依賴于樣本容量n而與樣本具體取值無(wú)關(guān)。現(xiàn)要求,立即有n?(2/1.2)2u21-?/2.現(xiàn)1-?=0.95,故u1-?/2=1.96,從而n?(5/3)21.962=10.67?11。即樣本容量至少為11時(shí)才能使得?的置信水平為0.95的置信區(qū)間長(zhǎng)度不超過(guò)1.2。14二、?