Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
СМОД – Статистические методы обработки данных / Муха, Слуянова, БГУИР 2004 (Лаб практикум).pdf
Скачиваний:
98
Добавлен:
15.06.2014
Размер:
708.82 Кб
Скачать

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7. ПОЛУЧЕНИЕ ИНТЕРВАЛЬНЫХ

ОЦЕНОК ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ

7.1.Цель работы

7.1.1.Изучение задачи получения интервальных оценок параметров распре-

делений.

7.1.2. Приобретение навыков получения интервальных оценок параметров

распределений в системе Matlab.

7.2. Теоретические положения

Интервальные оценки параметров распределений

Доверительным интервалом для некоторого параметра

называется интер-

вал ( н, в ), накрывающий параметр с доверительной вероятностью :

P( н в ) .

(7.1)

Задача получения интервальной оценки параметра распределения заключа-

ется в определении по выборке (x1,x2,..., xn ) нижней и верхней границ интер-

вала н , в . Доверительная вероятность выбирается близкой к 1 из набора чи-

сел {0,9; 0,95; 0,975}.

Для придания задаче однозначности уравнение (7.1) представляют в виде

двух уравнений

 

P( в ) 1,

(7.2)

 

 

 

P( н ) 2,

 

где 1 2

1 .

 

Доверительный интервал называется симметричным, если

в (7.2)

1 2 (1 )/2. Таким образом, симметричный доверительный интервал удовлетворяет следующей системе уравнений:

 

 

1

 

 

P(

в )

 

,

2

 

 

(7.3)

 

 

1

 

 

 

 

P(

н )

 

 

.

2

 

 

 

 

 

Для построения симметричного доверительного интервала для неизвестного

параметра обычно используется статистика, представляющая собой точеч-

ную оценку этого параметра, или некоторая функция точечной оценки

g g( ). Должен быть известен закон распределения этой статистики, то есть плотность вероятности fg (x). В силу того что параметр нам неизвестен, эта плотность вероятности будет зависеть от , то есть нам известна плотность ве-

роятности статистики с точностью до параметра fg (x, ). Для построения до-

верительного интервала для параметра строят «доверительный интервал» для статистики g, то есть находят gн , gв из системы уравнений

 

 

1

P(g g

в )

 

 

,

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

P(g g

н )

 

 

.

 

 

 

2

 

 

Решение этой системы уравнений относительно gн , gв эквивалентно решению системы уравнений (7.3) относительно н , в .

Приведем доверительные интервалы для некоторых параметров.

7.2.1. Доверительный интервал для математического ожидания a нор-

мальной генеральной совокупности N(a, 2 ) при известной дисперсии 2

xu12 n a x u12 n ,

где

x 1 n xi , n n 1

u1

– 100

1

-процентное отклонение нормального распределения N(0,1)

 

 

 

2

 

2

 

 

 

(рис. 7.1).

Рис. 7.1. Иллюстрация 1001 -процентного отклонения нормального

2

распределения

7.2.2. Доверительный интервал для математического ожидания a нор-

мальной генеральной совокупности N(a, 2 ) при неизвестной дисперсии

2

ss

x t12 n 1 a x t12 n 1,

где

 

 

1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

s

2

 

 

(xi

x

)2,

s s2 ,

 

 

 

 

 

n n 1

 

 

 

t

1

 

– 100

1

 

-процентное отклонение

распределения T (n 1). В силу сим-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

метричности распределения Стьюдента

T1(n 1) величина

t1 имеет ту же

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

графическую иллюстрацию, что и величина u1 (рис. 7.1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.2.3. Доверительный интервал для дисперсии 2

нормальной гене-

ральной совокупности

N(a, 2 )

 

при

 

известном математическом ожида-

нии a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ns02

 

 

 

 

2

 

 

ns02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s02

 

(xi

a)2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v1 ,v1

– 100

1

- и 100

1

-процентные отклонения распределения H1(n)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рис. 7.2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.2.4. Доверительный интервал для дисперсии 2

нормальной гене-

ральной совокупности N(a, 2 )

при неизвестном математическом ожида-

нии a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ns

2

 

 

 

 

2

 

 

ns

2

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

где

 

w

,w

– 100

1

 

- и 100

1

-процентные отклонения распределения

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H1(n 1)

(рис. 7.2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.2. Иллюстрация 1001 - и 1001 -процентных отклонений

2 2

распределения хи-квадрат

7.2.5. Доверительный интервал для вероятности появления случайного

события A

Пусть выполнено n независимых испытаний Бернулли, в результате кото-

рых событие А появилось m раз. Границы доверительного интервала для веро-

ятности p P(A) события A определяются выражением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

u1

 

 

 

 

 

 

 

u1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

pq

 

 

2

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

u

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n u

2

 

2n

 

n

4n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где u1 100

1

-процентное отклонение распределения

N(0,1), p p

m

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

частота события, q 1 p. При знаке минус эта формула дает нижний довери-

тельный предел, а при знаке плюс – верхний.