区间估计和假设检验

区间估计:

求单个正态总体期望(均值)和方差的置信区间

1、总体方差σ2已知,总体均值的置信区间

①据α,得临界值U α; 2

1n

②x =∑x i n i =1

例:设总体 ③求d=U α⋅2σn ④置信区间(x -d ,x +d) X ~N (μ, 0. 09) 随机取4个样本其观测值为12.6,13.4,12.8,13.2,求总体均值μ的95%的置信区间。

解:①∵1-α=0.95,α=0.05

∴查表得: U α=1.96 2

141X =X =(12. 6+13. 4+12. 8+13. 2) =13 ②∑i 4i =14

③∵σ=0.3,n=4 ∴d=U α⋅

2σn =1. 96⨯0. 3=0.29 4

④所以,总体均值μ的α=0.05的置信区间为:

(X -d ,X +d )=(13-0.29,13+0.29)即(12.71,13.29)

2、总体方差σ2未知,总体均值的置信区间

①据α和自由度n -1(n 为样本容量),查表得t α(n -1) ; 2

1n

②确定x =∑x i n i =1

s ③求d=t α(n -1) ⋅n 21n 2(x -x ) 和s = ∑i n -1i =12 ④置信区间(x -d ,x +d)

例:某公司欲估计自己生产的电池寿命,现从其产品中随机抽取30只电池做寿命试验,这些电池的寿命的平均值x =2.266(单位:100小时),s

平均寿命的置信度为95%的置信区间。

解:①∵1-α=0.95,α=0.05

∴查表得: ②X =1.935。求该公司生产的电池=2. 266,s =1.935

③∵n=30 ∴d=t α(n -1) ⋅

2s n =0.723

1

④所以,总体均值μ的α=0.05的置信区间为:

(X -d ,X +d )=(2.989,1.543)

3、总体比例的区间估计

①据α,得临界值U α;

2

②确定样本比例

③求d=U α

2p 和样本容量n ④置信区间(⋅p (1-p ) n p -d ,p +d)

例:某印染厂在配制一种染料时,在40次试验中成功了34次,求配制成功的概率p 的置信度为95%的置信区间。

解:①∵1-α=0.95,α=0.05

∴查表得:U 0. 025=1. 96 n =40, p =

②34=0.8540

3434(1-) p (1-p ) =1. 96⨯③d=U α⋅ n 402

④所以,总体比例p 的α=0.05的置信区间为:

(X -d ,X +d )=(0.7379,0.9607)

假设检验

必须熟练掌握一个正态总体假设检验的执行标准

一般思路:

1、提出待检假设H 0

2、选择统计量

3、据检验水平α,确定临界值

4、计算统计量的值

5、作出判断

检验类型(1):已知方差σ2,检验总体期望(均值) μ

①根据题设条件,提出H 0:μ= μ0(μ0已知) ; ②选择统计量u =X -μ

σ/n

2; ③据α,查表得U α;

2

④由样本值算出X =?, 从而得到u 0=

⑤作出判断 X -μσ/n ;

⎧若u 0U α,则拒绝H 0

2⎩

检验类型⑵:未知方差σ2,检验总体期望(均值) μ

①根据题设条件,提出H 0:μ= μ0(μ0已知) ; ②选择统计量T =X -μ

s /n ~t (n -1) ;

③据α和自由度n -1(n 为样本容量),查表得t α(n -1) ; 2

④由样本值算出X =?和s =?从而得到T 0=

⑤作出判断 X -μs /n ;

|T 0|>t α(n -1) 拒绝原假设

2

例:对一批新的某种液体的存贮罐进行耐裂试验,抽查5个,得到爆破压力的数据(公斤/寸2 )为:545,545,530,550,545。根据经验爆破压认为是服从正态分布的,而过去该种液体存贮罐的平均爆破压力为549公斤/寸2 ,问这种新罐的爆破压与过去有无显著差异?(α=0.05)

解:H 0:μ= 549 H1:μ≠ 549 选择统计量T =X -μ

s /n ~t (n -1)

∵α=0.05,n -1=4,∴查表得:t 0.025(4)=2.776 1又∵X =(545+... +545) =543 5

s 2=1[(545-545) 2+... +(543-545) 2]=57.5 4

3

∴0=X -μ

s /n =543-54957. 5/5=1.77

∴不拒绝假设,即可以认为该批新罐得平均保爆破压与过去的无显著差异。

列联分析

拟合优度检验(比例检验)步骤:

①提出假设

H 0:π1=π2=... =πj ;

H 1:π1, π2,... πj

不全相等

②计算检验的统计量

(f 0-f e ) 2

χ=∑f e 2

f e =f i . ⨯π f i . 表示各组的总频数,π表示总体比例

③进行决策

根据显著性水平α和自由度(r-1)(c-1)查出临界值

若χ2222,拒绝H 0;若χχα2χα

独立性检验(比例检验)步骤:

①提出假设

H 0:行变量与列变量独立

H 1:行变量与列变量不独立

②计算检验的统计量

2(f -f ) χ2=∑0e

f e

f e =n ⨯RT CT ⨯ RT 表示给定单元所在行的合计, n n

CT表示给定单元所在列的合计。

③进行决策

根据显著性水平α和自由度(r-1)(c-1)查出临界值

若χ2222,拒绝H 0;若χχα2χα

交叉列联表分析:

1. 在进行计数资料时,要对频数变量进行加权处理(Dat a →Weight Cases→Weight cases 4

by →选频数变量)

2. Analyze →Descriptive Statistics→Crosstables →将需要交叉分析的行和列变量选进

Row ,Column →Statistics(勾选Chi-square) →Cells (可根据需要选择期望频数,行列变量百分比等)

分析(1)根据卡方检验的Pearson Chi-Square 的P 值=0.023,拒绝原假设,可认为不同的专业对所选课程有影响。

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区间估计:

求单个正态总体期望(均值)和方差的置信区间

1、总体方差σ2已知,总体均值的置信区间

①据α,得临界值U α; 2

1n

②x =∑x i n i =1

例:设总体 ③求d=U α⋅2σn ④置信区间(x -d ,x +d) X ~N (μ, 0. 09) 随机取4个样本其观测值为12.6,13.4,12.8,13.2,求总体均值μ的95%的置信区间。

解:①∵1-α=0.95,α=0.05

∴查表得: U α=1.96 2

141X =X =(12. 6+13. 4+12. 8+13. 2) =13 ②∑i 4i =14

③∵σ=0.3,n=4 ∴d=U α⋅

2σn =1. 96⨯0. 3=0.29 4

④所以,总体均值μ的α=0.05的置信区间为:

(X -d ,X +d )=(13-0.29,13+0.29)即(12.71,13.29)

2、总体方差σ2未知,总体均值的置信区间

①据α和自由度n -1(n 为样本容量),查表得t α(n -1) ; 2

1n

②确定x =∑x i n i =1

s ③求d=t α(n -1) ⋅n 21n 2(x -x ) 和s = ∑i n -1i =12 ④置信区间(x -d ,x +d)

例:某公司欲估计自己生产的电池寿命,现从其产品中随机抽取30只电池做寿命试验,这些电池的寿命的平均值x =2.266(单位:100小时),s

平均寿命的置信度为95%的置信区间。

解:①∵1-α=0.95,α=0.05

∴查表得: ②X =1.935。求该公司生产的电池=2. 266,s =1.935

③∵n=30 ∴d=t α(n -1) ⋅

2s n =0.723

1

④所以,总体均值μ的α=0.05的置信区间为:

(X -d ,X +d )=(2.989,1.543)

3、总体比例的区间估计

①据α,得临界值U α;

2

②确定样本比例

③求d=U α

2p 和样本容量n ④置信区间(⋅p (1-p ) n p -d ,p +d)

例:某印染厂在配制一种染料时,在40次试验中成功了34次,求配制成功的概率p 的置信度为95%的置信区间。

解:①∵1-α=0.95,α=0.05

∴查表得:U 0. 025=1. 96 n =40, p =

②34=0.8540

3434(1-) p (1-p ) =1. 96⨯③d=U α⋅ n 402

④所以,总体比例p 的α=0.05的置信区间为:

(X -d ,X +d )=(0.7379,0.9607)

假设检验

必须熟练掌握一个正态总体假设检验的执行标准

一般思路:

1、提出待检假设H 0

2、选择统计量

3、据检验水平α,确定临界值

4、计算统计量的值

5、作出判断

检验类型(1):已知方差σ2,检验总体期望(均值) μ

①根据题设条件,提出H 0:μ= μ0(μ0已知) ; ②选择统计量u =X -μ

σ/n

2; ③据α,查表得U α;

2

④由样本值算出X =?, 从而得到u 0=

⑤作出判断 X -μσ/n ;

⎧若u 0U α,则拒绝H 0

2⎩

检验类型⑵:未知方差σ2,检验总体期望(均值) μ

①根据题设条件,提出H 0:μ= μ0(μ0已知) ; ②选择统计量T =X -μ

s /n ~t (n -1) ;

③据α和自由度n -1(n 为样本容量),查表得t α(n -1) ; 2

④由样本值算出X =?和s =?从而得到T 0=

⑤作出判断 X -μs /n ;

|T 0|>t α(n -1) 拒绝原假设

2

例:对一批新的某种液体的存贮罐进行耐裂试验,抽查5个,得到爆破压力的数据(公斤/寸2 )为:545,545,530,550,545。根据经验爆破压认为是服从正态分布的,而过去该种液体存贮罐的平均爆破压力为549公斤/寸2 ,问这种新罐的爆破压与过去有无显著差异?(α=0.05)

解:H 0:μ= 549 H1:μ≠ 549 选择统计量T =X -μ

s /n ~t (n -1)

∵α=0.05,n -1=4,∴查表得:t 0.025(4)=2.776 1又∵X =(545+... +545) =543 5

s 2=1[(545-545) 2+... +(543-545) 2]=57.5 4

3

∴0=X -μ

s /n =543-54957. 5/5=1.77

∴不拒绝假设,即可以认为该批新罐得平均保爆破压与过去的无显著差异。

列联分析

拟合优度检验(比例检验)步骤:

①提出假设

H 0:π1=π2=... =πj ;

H 1:π1, π2,... πj

不全相等

②计算检验的统计量

(f 0-f e ) 2

χ=∑f e 2

f e =f i . ⨯π f i . 表示各组的总频数,π表示总体比例

③进行决策

根据显著性水平α和自由度(r-1)(c-1)查出临界值

若χ2222,拒绝H 0;若χχα2χα

独立性检验(比例检验)步骤:

①提出假设

H 0:行变量与列变量独立

H 1:行变量与列变量不独立

②计算检验的统计量

2(f -f ) χ2=∑0e

f e

f e =n ⨯RT CT ⨯ RT 表示给定单元所在行的合计, n n

CT表示给定单元所在列的合计。

③进行决策

根据显著性水平α和自由度(r-1)(c-1)查出临界值

若χ2222,拒绝H 0;若χχα2χα

交叉列联表分析:

1. 在进行计数资料时,要对频数变量进行加权处理(Dat a →Weight Cases→Weight cases 4

by →选频数变量)

2. Analyze →Descriptive Statistics→Crosstables →将需要交叉分析的行和列变量选进

Row ,Column →Statistics(勾选Chi-square) →Cells (可根据需要选择期望频数,行列变量百分比等)

分析(1)根据卡方检验的Pearson Chi-Square 的P 值=0.023,拒绝原假设,可认为不同的专业对所选课程有影响。

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