Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

TVMS-3

.pdf
Скачиваний:
88
Добавлен:
13.02.2015
Размер:
1.83 Mб
Скачать

ˆ

F(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

 

 

0,07

 

 

 

 

 

 

 

f(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

0,06

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,04

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,03

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

165

169

173

177

181

185

189

193

165

169

173

177

181

185

189

193

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.1.2. Гистограмма (тонкая линия),

 

 

 

 

полигон частот (жирная линия) (а) и кумулята (б) в задаче 429

 

431.По выборке 11; 11; 11; 9; 9; 5; 10; 10; 10; 14 построить вариационный ряд, статистический ряд распределения, полигон частот, гистограмму, куму ляту, вычислить выборочное среднее и выборочную дисперсию.

432.Служба маркетинга оценивает дилеров фирмы по объему продаж. Сведения об объеме ежедневных продаж товара (в тыс. ден. ед.) дилером за последние 100 дней приведены в табл. 5.1.2.

Т а б л и ц а 5.1.2

Объем проджаж в задаче 432

47,0

37,2

52,4

62,8

62,0

67,3

28,2

47,7

61,0

39,1

43,1

33,1

31,5

40,2

42,3

28,8

44,3

46,0

51,3

46,3

46,7

46,3

63,4

49,1

48,1

44,9

69,7

58,7

73,8

43,5

66,6

33,9

55,4

59,0

69,2

49,2

44,8

56,8

46,2

57,6

35,6

41,5

34,8

46,4

49,7

50,3

46,8

71,9

32,6

42,6

24,2

64,5

37,2

43,5

57,6

54,7

58,7

56,0

36,3

38,8

56,9

53,2

40,6

47,6

51,3

55,6

51,4

40,9

68,8

54,9

50,7

58,3

58,6

43,6

40,8

61,1

38,0

34,4

57,1

56,4

72,1

64,4

63,0

51,1

50,0

54,5

49,7

39,5

32,3

58,3

54,4

56,2

52,1

39,7

62,4

46,9

41,6

41,8

45,7

45,5

Требуется построить интервальный вариационный ряд; полигон и гисто грамму (на одном рисунке); кумуляту (на другом рисунке).

Решение. Построим интервальный вариационный ряд. В ячейки A1:A101 рабочего лис та Microsoft Excel введем данные об объеме продаж из табл. 5.1.2 (в первой строке — заголо вок, как показано на рис. 5.1.3).

Ширина интервала

∆= x(max) x(min)

1+3,322lg n

(здесь x(max) — максимальный объем продаж, а x(min) — минимальный, расчет ∆ производится с числом знаков после запятой, на один большим чем в исходных данных). Границы интерва лов (aj; aj+1) рассчитываются по правилу: a1 = x(min) – ∆ / 2, a2 = a1 + ∆, a3 = a2 + ∆, …; фор мирование интервалов заканчивается, как только для конца aν+1 очередного интервала вы полняется условие aν+1 > x(max). Расчет границ интервалов проиллюстрирован рис. 5.1.3.

Для расчета интервальных частот и построения полигона и гистограммы воспользуем ся программой «Гистограмма» из надстройки «Анализ данных» Microsoft Excel. Выберем в ме ню «Сервис | Анализ данных» Microsoft Excel пункт «Гистограмма» (если пункт «Анализ данных»

в меню «Сервис» отсутствует, то это означает, что надстройка «Анализ данных» не установ лена, — чтобы ее установить, необходимо отметить флажок «Пакет анализа» в списке над строек пакета Microsoft Excel, который вызывается с помощью выбора пункта меню «Сер вис | Надстройки»).

51

 

 

A

B

C

1

 

Объем продаж за 100 дней

Параметры

Значения параметров

2

 

47,0

Объем выборки n

=СЧЕТ(A2:A101)

3

 

37,2

x(min)

=МИН(A2:A101)

4

 

52,4

x(max)

=МАКС(A2:A101)

5

 

62,8

Ширина интервала

=(C4–C3)/(1+3,322*LOG(C2;10))

6

 

62,0

Границы интервалов

7

 

67,3

Левые границы

Правые границы

8

 

28,2

=C3–C5/2

=B9+C5

9

 

47,7

=B9+C5

=B10+C5

10

 

61,0

=B10+C5

=B11+C5

11

 

39,1

=B11+C5

=B12+C5

12

 

43,1

=B12+C5

=B13+C5

13

 

33,1

=B13+C5

=B14+C5

14

 

31,5

=B14+C5

=B15+C5

15

 

40,2

=B15+C5

=B16+C5

16

 

 

=B16+C5

=B17+C5

 

 

 

 

 

 

 

а) формулы Microsoft Excel

 

 

 

 

 

 

 

A

B

C

1

 

Объем продаж за 100 дней

Параметры

Значения параметров

2

 

47,0

Объем выборки n

100

3

 

37,2

x(min)

24,2

4

 

52,4

x(max)

73,8

5

 

62,8

Ширина интервала

6,49

6

 

62,0

Границы интервалов

7

 

67,3

Левые границы

Правые границы

8

 

28,2

20,956

27,444

9

 

47,7

27,444

33,933

10

 

61,0

33,933

40,422

11

 

39,1

40,422

46,911

12

 

43,1

46,911

53,399

13

 

33,1

53,399

59,888

14

 

31,5

59,888

66,377

15

 

40,2

66,377

72,866

16

 

 

72,866

79,354

 

 

 

 

 

б) результаты расчетов

Рис. 5.1.3. Расчет границ интервалов

Вокне ввода исходных данных программы «Гистограмма» (рис. 5.1.4) укажем входной интервал (ссылку на ячейки A1:A101, содержащие данные об объеме продаж; выделять заго ловок столбца и отмечать флажок «Метки» не будем), интервал карманов (ссылку на ячейки C7:C16, содержащие правые границы интервалов), установим флажок «Метки», которые оз начает, что в первой строке каждого из диапазонов A1:A101 и C7:C16 содержится текстовый заголовок. Укажем, что результаты работы программы необходимо вывести на новый рабо чий лист. Установим флажок для генерации интегральных процентных отношений — значений выборочной функции распределения, также установим флажок автоматического вывода графика — гистограммы и кумуляты. Результаты работы программы «Гистограмма» пред ставлены на рис. 5.1.5.

Встолбце «Правые границы» на рис. 5.1.5, а указаны правые границы интервалов, в столбце «Частота» — интервальные частоты, а в столбце «Интегральный %» — накопленные частоты, рассчитанные программой. На рис. 5.1.5, б представлен график, построенный про граммой, — на одной диаграмме построены гистограмма и кумулята (впоследствии мы раз делим этот график на два).

52

Рис. 5.1.4. Окно ввода данных программы «Гистограмма»

Правые границы Частота Интегральный %

27,444

1

1,00%

33,933

7

8,00%

40,422

12

20,00%

46,911

25

45,00%

53,399

18

63,00%

59,888

20

83,00%

66,377

9

92,00%

72,866

7

99,00%

79,354

1

100,00%

Еще

0

100%

 

а) числовые результаты

 

 

Гистограмма

 

 

 

30

120,00%

 

 

25

100,00%

 

Частота

20

80,00%

 

 

 

Частота

 

 

 

 

15

60,00%

Интегральный %

 

10

40,00%

 

 

5

20,00%

 

 

0

0,00%

 

 

27,444 33,933 40,422 46,911 53,399 59,888 66,377 72,866 79,354

Еще

 

 

Правые границы

 

 

б) графические результаты

Рис. 5.1.5. Результаты работы программы «Гистограмма»

Добавим к таблице, полученной в результате работы программы «Гистограмма» и уже содержащей правые границы интервалов (aj; aj+1) и интервальные частоты mj , столбцы, со держащие:

• левые границы интервалов;

53

• середины интервалов xj′ =(aj +aj+1)/2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

• интервальные относительные частотыˆp

= m

/n ;

 

 

 

 

 

 

j

j

 

 

 

 

 

 

 

• оценки функции плотности внутри интерваловˆf (x′) =ˆp /∆ .

 

 

 

 

 

 

 

X j

j

 

 

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

) =

ˆp

Для получения оценок функции распределения в концах интервалов F

(a

j+1

 

 

 

X

 

 

k

k-j+1

установим в столбце «Интегральный %» (в результатах работы программы «Гистограмма» — рис. 5.1.5) числовой формат значений с двумя десятичными знаками после запятой.

Теперь заполним табл. 5.1.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

5.1.3

 

 

Оценка функции плотности и функции распределения в задаче 432

 

Интервал

Середина ин

Интервальная

Интервальная

Оценка функ

Оценка функ

относительная

ции плотности

ции распре

(a

; a

)

тервала xj

частота m

 

j

частотаˆp

ˆ

ˆ

(aj+1)

j

 

j + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

j

fX (xj )

деления FX

[20,956; 27,444)

24,20

1

 

0,01

0,0015

0,01

 

[27,444; 33,933)

30,69

7

 

0,07

0,0108

0,08

 

[33,933; 40,422)

37,18

12

 

0,12

0,0185

0,20

 

[40,422; 46,911)

43,67

25

 

0,25

0,0385

0,45

 

[46,911; 53,399)

50,16

18

 

0,18

0,0277

0,63

 

[53,399; 59,888)

56,65

20

 

0,20

0,0308

0,83

 

[59,888; 66,377)

63,14

9

 

0,09

0,0139

0,92

 

[66,377; 72,866)

69,63

7

 

0,07

0,0108

0,99

 

[72,866; 79,354)

76,12

1

 

0,01

0,0015

1,00

 

Итого

100

 

1,00

 

 

54

55

56

57

ˆa = X

§ 5.2.ТОЧЕЧНЫЕ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ

5.2.1. С в о й с т в а т о ч е ч н ы х о ц е н о к

Статистикой называется любая функция γ= γ(X1, X2,…, Xn ) от элемен тов выборки X1, X2,…, Xn [на конкретной выборке x1, x2,…, xn эта статистика принимает конкретное значение γ= γ(x1,x2,…,xn ) ]. Очевидно, любая стати стика является случайной величиной, поскольку она является функцией слу чайных величин.

Оценкой θ числовой характеристики или параметра θ называется любая статистика θ=θ(x1, x2,…, xn ) , используемая в качестве приближенного значе ния θ.

Например, в качестве оценки параметра a =MX случайной величины X, распределенной по нормальному закону (с неизвестными параметрами), мож но использовать:

результат единичного наблюденияˆa = X1 ;

полусумму минимального и максимального элементов выборки:ˆa = X(min) +X(max) ;

2

выборочную медиануˆa = Xmed ;

выборочную модуˆa = Xm o d ;

• выборочное среднее и др.

Как определить, какая из этих оценок лучше?

Качество оценки определяется по выполнению следующих трех свойств: состоятельности, несмещенности и эффективности.

Прежде всего, от оценки θn хотелось бы требовать, чтобы по мере роста числа наблюдений она сходилась по вероятности к оцениваемому параметру, т. е. чтобы для любого сколь угодно малого ε>0 было справедливо предельное равенство

lim P{

 

θn −θn

 

}=1.

(5.2.1)

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценка θn , обладающая свойством (5.2.1), называется состоятельной

оценкой параметра θ.

 

Также от «хорошей» оценки θn естественно требовать, чтобы она не со держала систематической ошибки, т. е. при любом фиксированном объеме вы борки n результат осреднения оценки по всем возможным выборкам данного

объема должен приводить к точному значению параметра:

 

Mθn =θ.

(5.2.2)

Оценка θn , обладающая свойством (5.2.2), называется несмещенной оцен% кой параметра θ.

Наконец, от оценки θn желательно требовать, чтобы ее дисперсия была минимальной в некотором классе оценок Θ:

58

Dθn =min Dθn .

(5.2.3)

θn Θ

 

Оценка θn , обладающая свойством (5.2.3), называется эффективной оцен% кой параметра θ в классе оценок Θ.

Выборочное среднее X (5.1.1) является состоятельной, несмещенной и эффективной (в классе линейных несмещенных оценок) оценкой математиче ского ожидания MX .

Доказательство. Выборочное среднее X является состоятельной оценкой математического ожидания, если генеральная совокупность имеет ограниченную дисперсию, поскольку предель

ное равенство lim P{

X

MX

<ε} =1 непосредственно следует из теоремы Чебышева (4.3.2), так

 

 

 

n

n→∞

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MXi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xi

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

как X =

 

, а

MX =M

 

 

 

=

 

=MX . Из того, что MX =MX , следует также, что

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выборочное среднее X является несмещенной оценкой математического ожидания MX . Дока зательство эффективности выборочного среднего оставляем читателю в задаче 436.

Относительная частота ˆp (5.1.8) является состоятельной, несмещенной и

эффективной (в классе линейных несмещенных оценок) оценкой вероятности успеха p .

Доказательство этого утверждения оставляем читателю в задаче 437.

Выборочная дисперсия ˆ (5.1.2) является смещенной оценкой диспер

σ2

X

сии DX :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

n −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mˆσ

=

 

 

 

 

 

 

 

 

DX DX .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.2.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство. Действительно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

n

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ˆ

=M

 

(Xi X) =

 

 

 

(M(Xi )−2M(Xi X)+M X ),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MσX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при этом: по определению дисперсии M(Xi2 ) =DXi

+(MXi )2 2 +a2 ; поскольку наблюдения

Xi и Xj

независимы, M(Xi Xj ) =MXiMXj (при i j ), и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xj

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j=1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

σ

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M(Xi X) =M Xi

 

 

 

 

 

=

 

 

MXi

 

+

(MXiMXj )=

 

(σ +a

+(n −1)a

 

) =

 

+a

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ji

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наконец,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

i

Xj

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

∑∑

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n(σ +a )+n(n −1)a ) = +a .

M(X ) =M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

MX

 

+

MX

MX

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ji

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя найденные выражения для математических ожиданий в формулу для

Mσ2X , получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1 n

2

 

 

2

 

 

 

σ2

 

 

2

 

 

 

σ2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1 n 2

 

σ2

 

 

1 2

σ2

 

 

 

n −1 2

 

n −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mˆσ

=

 

 

 

(σ +a )−2

 

 

+a

+

 

 

+a

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

σ =

 

 

 

 

 

DX ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σ −

 

 

 

 

n σ −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n i=1

 

 

 

n

 

 

n

 

 

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

является смещенной оценкой дисперсии.

 

 

 

 

 

 

 

поэтому выборочная дисперсияˆσ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

59

Однако смещенность выборочной дисперсииˆ легко исправима, доста

σ2

X

точно в качестве оценки дисперсии выбрать величину

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Xi

 

)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

n

 

 

 

 

 

 

2

 

i=1

 

 

 

2

 

 

s

 

=

 

 

 

=

 

 

ˆσ

,

(5.2.5)

 

n −1

 

 

 

X

 

 

n −1

X

 

 

называемую исправленной выборочной дисперсией; исправленная выбороч ная дисперсия s2X является состоятельной и несмещенной оценкой дисперсии.

При доказательстве состоятельности выборочной дисперсии (и исправ ленной выборочной дисперсии), что мы предлагаем сделать читателю само стоятельно в задаче 438 полезно следующее

ДОСТАТОЧНОЕ УСЛОВИЕ СОСТОЯТЕЛЬНОСТИ. Для того, чтобы несмещенная

оценка θn была состоятельной, достаточно, чтобы lim Dθn =0 .

 

 

n→∞

 

 

Доказательство. Согласно неравенству Чебышёва (4.1.2), для любого

ε>0

P{ n Mθn | -ε} >1−Dθn 2 , откуда, учитывая несмещенность оценки θn (т. е.

Mθn =θ), по

лучаем: P{ n −θ| -ε} >1−Dθn 2 , и поскольку lim Dθn =0 , окончательно

имеем,

что

n→∞

 

 

lim P{n −θ|-ε} =1 , т. е. θn является состоятельной оценкой θ.

n→∞

Если известно точное значение a =MX математического ожидания нор

мальной случайной величины X , распределенной п о

н о р м а л ь н о м у

з а к о н у, то статистика

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

(Xi a)2

 

s2

=

i=1

 

(5.2.6)

 

0

 

n

 

 

 

 

является состоятельной, несмещенной и эффективной (в классе всех несме щенных оценок) оценкой дисперсии DX случайной величины X . Однако на практике оценка (5.2.6) не используется, так как точное значение математиче ского ожидания почти никогда не известно.

Для получения оценки дисперсии случайной величины X, распределен ной по нормальному закону, на основании интервального вариационного ряда

с шириной интервала ∆ следует пользоваться п о п р а в к о й Ш е п п а р д а:

2

2

2

 

 

− .

 

(5.2.7)

σ

X

=ˆσ

 

 

X

12

 

 

 

 

 

 

 

Выборочное среднее квадратичное отклонение — этоˆσ

2

, а стан%

= ˆσ

 

 

 

X

X

 

дартное отклонение — это sX = s2X .

По аналогии с т е о р е т и ч е с к и м начальным моментом порядка k (k = 0, 1, 2, …) случайной величины X [т. е. величиной νk (X) =M(Xk ) — см. п. 2.8.1] и т е о р е т и ч е с к и м центральным моментом порядка k (k = 0, 1, 2, …) этой случайной величины [т. е. величиной µk (X) =M(X MX)k ] определяются выбо% рочные начальный и центральный моменты порядка k (k = 0, 1, 2, …) — это статистики

60

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]