Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Мощность критерия равна вероятности того, что выборочная характеристика (статистика) критерия попадет в критическую область, когда #0 ложна, т. е. 1 — Р = P (fl |Я,). Обычно при проверке гипотезы уровень значимости, а (вероятность ошибки первого рода) выбирают достаточно малым (0,05 или 0,01). Затем для конкретных гипотез — нулевой #0 и альтернативной Я (- вычисляют мощность критерия 1 — (3… Читать ещё >

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Статистическая проверка гипотез для одномерной совокупности

  • • гипотеза H0 верна, и се принимают согласно критерию;
  • • гипотеза H0 неверна, и ее отвергают согласно критерию;
  • • гипотеза H0 верна, но ее отвергают согласно критерию (ошибка первого рода),
  • • гипотеза H0 неверна, но ее принимают согласно критерию (ошибка второго рода).

Уровнем значимости а называют вероятность совершить ошибку первого рола, т. е. ошибку, заключающуюся в том, что проверяемая статистическая гипотеза H() отклоняется в то время, как она верна, т. е. ошибка первого рода равна вероятности того, что выборочная характеристика (статистика) критерия попадет в критическую область, когда H0 верна (рис. 2.3).

Уровень значимости а и мощность критерия 1 – Р.

Рис. 2.3. Уровень значимости, а и мощность критерия 1 — Р.

С уменьшением, а возрастает вероятность ошибки (3 второго рода: принять Н{), когда она неверна.

Мощностью критерия называют вероятность отклонения нулевой гипотезы Я0, когда она неверна, т. е. вероятность 1 — (3 не совершить ошибку второго рода.

Мощность критерия равна вероятности того, что выборочная характеристика (статистика) критерия попадет в критическую область, когда #0 ложна, т. е. 1 — Р = P (fl |Я,). Обычно при проверке гипотезы уровень значимости, а (вероятность ошибки первого рода) выбирают достаточно малым (0,05 или 0,01). Затем для конкретных гипотез — нулевой #0 и альтернативной Я (- вычисляют мощность критерия 1 — (3, которая очень часто получается значительно меньше желаемого значения. В этом случае осторожно говорят, что Я0 не отвергается, что она не противоречит результатам наблюдений. Приняв в этом случае гипотезу Я0, можно с достаточно большой вероятностью р совершить ошибку второго рода.

Обозначим через Р (0* е WH) вероятность попадания статистики критерия 0* в критическую область IV, если верна гипотеза Я.

Тогда требования к критической области аналитически можно записать так:

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. (2.18).

где второе условие выражает требование максимума мощности критерия.

Из условий (2.18) следует, что критическая область выбирается так, чтобы вероятность попадания в нее была бы минимальной (равной а), если верна нулевая гипотеза Я0, и максимальной — в противоположном случае.

В зависимости от вида конкурирующей гипотезы выбирают правостороннюю, левостороннюю или двустороннюю критические области. Границы критической области при заданном уровне значимости, а находят из соотношений:

  • • для правосторонней критической области Р (в'" > 0кр) = а;
  • • для левосторонней критической области /'(О* < 9кр) = а;
  • • для двусторонней симметрической области Р (в'п > 0кр пр) = а/2, Р (0' < < йкрлсв) = а/2, причем 0крлсв< 0кр

Проверка гипотез о генеральной средней нормальной совокупности. Пусть из генеральной совокупности X, значения признака которой имеют нормальный закон распределения Я (р; ст) с неизвестными математическим ожиданием р и дисперсией а2, взята случайная выборка х, х2 х" объемом п, по данным которой получены среднее арифметическое х и дисперсия выборки S'1, и пусть р0 и р, — определенные нормативные значения признака. Тогда для проверки нулевой гипотезы Я0: р = р () при альтернативной гипотезе Я: р = р (используют статистику Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., которая при выполнении гипотезы Я0 имеет распределение Стьюдента (f-распределение) с и — 1 степенями свободы.

Согласно статистике при р, > р0 выбирают правостороннюю критическую область, при р, < р0 — левостороннюю, а при конкурирующей гипотезе Яр р = р, * р0 — двустороннюю критическую область, т. е. допускается Р] > ро и р| < р<|. В случае двусторонней критической области конкурирующая гипотеза Я| перестает быть простой, поэтому для этого случая мощность критерия обычно не определяют.

Границы критической области |{"а6д| определяют по таблице {-распределения для заданного уровня значимости, а и числа степеней свободы и — 1.

Границы критической области (fKp) находят по таблице функции {-распределения (5{(fTa6jI;v) = P (|{|>{та6л) = а (v — число степеней свободы)) из условий:

  • • в случае односторонней критической области используется условие &({" «; п — 1) = 2а;
  • • в случае двусторонней критической области — 5{({кр; п — 1) = а.

Проверка гипотезы сводится к следующему: если |{,^,| > <�кр, то гипотеза отвергается с вероятностью ошибки а, если | txa (a < Гкр, то делают вывод о том, что гипотеза не противоречит опытным данным [19, 23].

Мощность критерия в случае односторонней критической области можно определить по формуле.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. (2.19).

где fKp = St~l(2а; n-1) определяется по таблице {-распределения Стьюдента (см. табл. П2 приложения) для вероятности 2а и числа степеней свободы v = и — 1.

Пример 2.12

По результатам анализа темпов роста производительности на 10 предприятиях отрасли было установлено, что средний темп роста составляет х= 2,5% и S = 0,4%. Предполагая, что темп роста есть случайная величина, распределенная, но нормальному закону, проверим на уровне значимости, а = 0,05 гипотезу Я0: рп = 2,6% против альтернативной гипотезы Я: р, = 2,2% и вычислим мощность критерия.

Решение

В основе проверки гипотезы о значении генеральной средней при неизвестной дисперсии лежит статистика Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., которая при выполнении нулевой гипотезы имеет распределение Стьюдента (^-распределение) с п — 1 степенями свободы. Наблюдаемое значение статистики равно.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Так как альтернативная гипотеза Я: Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. >, то гипотеза Я0 отклоняется в пользу гипотезы Я, при попадании статистики критерия в левостороннюю критическую область, границы которой определяются из условия Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. l.

По таблицам-распределения имеем.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Так как наблюдаемое значение статистики критерия по модулю не превосходит критического фнабл| < гкр), то можно сделать вывод о том, что на уровне значимости, а = 0,05 гипотеза Я0: р0 = 2,6% не противоречит опытным данным.

Мощность критерия проверки гипотезы о значении генеральной средней при неизвестной дисперсии определяется по формуле (2.19):

Проверка гипотезы о равенстве генеральных средних двух нормальных совокупностей при неизвестных генеральных дисперсиях. Пусть X и Y– нормальные совокупности с равными, но неизвестными дисперсиями ст;. = aj = а2 и математическими ожиданиями рг и р. Из этих совокупностей взяты две случайные независимые выборки с параметрами х, 5| и у, 5|. На уровне значимости а требуется проверить нулевую гипотезу Я0: р, =.

Проверка гипотезы о равенстве генеральных средних двух нормальных совокупностей при неизвестных генеральных дисперсиях. Пусть X и Y- нормальные совокупности с равными, но неизвестными дисперсиями ст;. = aj = а2 и математическими ожиданиями рг и р. Из этих совокупностей взяты две случайные независимые выборки с параметрами х, 5| и у, 5|. На уровне значимости, а требуется проверить нулевую гипотезу Я0: р, =.

В основу критерия для проверки нулевой гипотезы положена статистика.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

которая при выполнении нулевой гипотезы Н0 имеет распределение Стьюдента с v = пх + Пу — 2 степенями свободы.

При заданном уровне значимости, а выбор критической области зависит от конкурирующей гипотезы: при Я: р, > р выбирают правостороннюю, при Н: рд.< - левостороннюю, а при Я (: рг^ р" - двустороннюю критические области.

Критерий проверки гипотезы заключается в следующем: если |гиа6л| > гкр, где fKp = 5f1(2a; пх + - 2) (для правосторонней и левосторонней критических областей) или Ск|) = St~'(a пх+ пц — 2) (для двусторонней критической области), то гипотезу отвергают, если же |Тна6л| < tK|), то делают вывод о том, что гипотеза не противоречит опытным данным.

Проверка гипотез о генеральной дисперсии нормальной совокупности. Пусть из генеральной совокупности, значения признака которой распределены, но нормальному закону с неизвестной дисперсией о2, взята случайная выборка из п независимых наблюдений и пусть S2 — выборочная дисперсия.

Требуется проверить нулевую гипотезу //": ст2 = ajj, где crjj — определенное заданное значение дисперсии при заданном уровне значимости а. Для проверки нулевой гипотезы используют выборочную характеристику:

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

которая при выполнении гипотезы Я0 имеет распределение у2 с п — степенями свободы.

В зависимости от конкурирующей гипотезы выбирают правостороннюю, левостороннюю или двустороннюю критические области. Границы критической области ХкР определяют по таблице распределения у} для заданного уровня значимости а и числа степеней свободы п- 1. Рассмотрим три случая.

1. Если Н. а2 > ajj, то выбирают правостороннюю критическую область и %2р находят из условия.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. (2.20).

где x2,(a; п — 1) — табличное значение у2, найденное для уровня значимости, а и числа степеней свободы я — 1.

Правило проверки гипотезы следующее: если х2а (;, >ХкР. тн нулевую гипотезу Н0: а2 = отвергают, если Х2.Л:1 S х2р, то нулевая гипотеза не противоречит опытным данным.

Для вычисления мощности критерия можно воспользоваться формулой.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. (2.21).

2. Если конкурирующая гипотеза Я: ст2 = af ф ajj, то строят двустороннюю критическую область. Левую (Хкрлсв) и правую (Хкр прав) границы критической области находят из условий.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. (2.22).

В этом случае правило проверки гипотезы сводится к следующему: если Хкрлсв — Хнабл — Хкрпмв’т0 У нас нет основания отвергнуть гипотезу. Если же Х?, абл ^ правто гипотезу отвергают.

3. При конкурирующей гипотезе Н{: a2=af <�а§ строят левостороннюю критическую область. Границу критической области определяют по таблице распределения у2 (см. табл. 1.13 приложения) из условия.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. (2.23).

Если Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то гипотеза #0: a2 = ajj отвергается, если же Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то гипотеза Я0 не отвергается.

Для вычисления мощности критерия можно воспользоваться формулой.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. (2.24).

Пример 2.13

По результатам п = 18 независимых измерений найдено, что х = 115 мм, а 5= 0,5 мм. Допустив, что ошибки измерения имеют нормальное распределение:

а) проверим на уровне значимости a = 0,01 гипотезу Я0: = 0,2 мм² против кон;

курирующей гипотезы Я: of = 0,1 мм² и вычислим мощность критерия;

  • б) проверим на уровне значимости a = 0,05 гипотезу Я (): о§ = 0,2 мм² против конкурирующей гипотезы Я: of = 0,3 мм² и вычислим мощность критерия;
  • в) проверим на уровне значимости а = 0,1 гипотезу Я0: о§ = 0,2 мм² против конкурирующей гипотезы Я: of ф 0,2 мм².

Решение

а) В основе проверки гипотезы о значении генеральной дисперсии лежит статиcтика Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., наблюдаемое значение которой равно Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. .

Так как альтернативная гипотеза Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то гипотеза Я0 отклоняется в пользу гипотезы Я, при попадании статистики критерия в левостороннюю критическую область, границы которой определяются из условия (2.23).

По таблицам распределения уы1 (см. табл. ПЗ приложения) имеем Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. 1.

Так как наблюдаемое значение статистики критерия не меньше критического значения, то можно сделать вывод о том, что на уровне значимости а = 0,01 гипотеза Я0: о§ = 0,2 мм² не противоречит опытным данным.

Мощность критерия проверки гипотезы о значении генеральной дисперсии в случае левосторонней критической области определяется по формуле (2.24):

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

б) Наблюдаемое значение статистики вычисляется аналогично и. а) и равно.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Так как альтернативная гипотеза Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то гипотеза Я0 отклоняется в пользу гипотезы Я, при попадании статистики критерия в правостороннюю критическую область, границы которой определяются из условия (2.20). По таблицам распределения Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Так как наблюдаемое значение статистики критерия не превосходит критическое значение, то можно сделать вывод о том, что на уровне значимости a = 0,05 гипотеза Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. не противоречит опытным данным.

Мощность критерия проверки гипотезы о значении генеральной дисперсии в случае правосторонней критической области определяется по формуле (2.21): Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

в) Наблюдаемое значение статистики аналогично предыдущим пунктам равно Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Так как альтернативная гипотеза Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то гипотеза //, отклоняется в пользу гипотезы Н| при попадании статистики критерия в двустороннюю критическую область, границы которой определяются из условий (2.22). По таблицам распределения х2 (см. табл. ПЗ приложения) Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Так как наблюдаемое значение статистики критерия Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то можно сделать вывод о том, что на уровне значимости а = 0,1 гипотеза Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. ! мм2 не противоречит опытным данным.

Проверка гипотезы о равенстве дисперсий двух генеральных совокупностей. Пусть X и У — генеральные совокупности, значения признаков которых распределены по нормальному закону с дисперсиями Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. и Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. Из этих совокупностей взяты независимые случайные выборки объемом п, и пу, и пусть Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. и Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. - исправленные выборочные дисперсии, причем Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

где Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Требуется проверить нулевую гипотезу Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. против альтернативной гипотезы Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.. Основу критерия для проверки нулевой гипотезы составляет статистика.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

которая при выполнении нулевой гипотезы имеет распределение Фишера — Снедекора (Т-распределение) с пх — 1 и пу — 1 степенями свободы.

Для проверки гипотезы выбирают правостороннюю критическую область. Границу критической области Ткр (а; пх — 1; пу — 1) определяют по таблице F-распределения при заданном уровне значимости, а и числе степеней свободы пх- 1 и nt) — 1 из условия.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Критерий проверки гипотезы состоит в том, что при выполнении условия Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. полагают, что гипотеза не противоречит опытным данным; а если Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. I, то гипотезу отвергают с вероятностью ошибки а.

Пример 2.14

Для исследования состава работников предприятий были сделаны выборки по 10 предприятиям («j = п2 = 10) и определена доля мужчин в общей численности работников в каждой выборке. Для предприятий первой отрасли средняя доля составила .Vj = 68,2% со стандартным отклонением 5, = 0.7%. для предприятий второй отрасли — х2 = 67.0% с S2 = 0.74%. Имеются ли основания полагать, что состав работников различается в этих двух отраслях?

Решение

Так как проверка гипотезы о равенстве генеральных средних Н0: Mi = И2 основана на условии, что истинные значения генеральных дисперсий неизвестны, но равны (of = о|), то предварительно необходимо проверить гипотезу о равенстве генеральных дисперсий двух совокупностей.

Поэтому сначала проверим гипотезу о равенстве генеральных дисперсийдвух совокупностей, т. е. проверим на уровне значимости, а = 0.05 гипотезу Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. против конкурирующей гипотезы Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. В основе проверки гипотезы о значении генеральной дисперсии лежит статистика Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. (в предположении о том, что Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.), которая при выполнении нулевой гипотезы имеет распределение Фишера — Снедекора (^-распределение) с пх - 1 и п2- 1 степенями свободы.

Рассчитаем.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Так как Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то наблюдаемое значение статистики равно.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Границы критической области определяются по таблицам распределения Фишера — Снедекора (табл. 114 приложения) из условия Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. = а, откуда FKp (0,05; 9; 9) = 3.18. Наблюдаемое значение статистики критерия меньше критического значения Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. и можно сделать вывод о том. что различия между дисперсиями двух совокупностей несущественны на 5%-ном уровне значимости. Предположив, что две генеральные дисперсии равны друг другу, перейдем к проверке гипотезы о равенстве генеральных средних, т. е. проверке на уровне значимости, а = 0,05 гипотезы #(): р, = р2 против конкурирующей гипотезы Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.. В основе проверки гипотезы о равенстве генеральных средних (предполагается. что значения генеральных дисперсий неизвестны, но равны) лежит статистика Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., которая при выполнении нулевой гипотезы имеет распределение Стьюдента (^-распределение) с я, + п2- 2 степенями свободы.

Наблюдаемое значение статистики равно.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Так как альтернативная гипотеза //: р, * х2, то гипотеза И0 отклоняется в пользу гипотезы //, при попадании статистики критерия в двустороннюю критическую область, границы которой определяются из условия St (tKp, и, + п2 — 2) = а. По таблицам-распределения найдем tKp = &-1(0,05; 10 + 10 — 2) = 5f_,(0.05; 18) = 2,1.

Наблюдаемое значение статистики критерия по модулю превосходит критическое (1*набл1 > *кр. поэтому нулевая гипотеза отвергается и можно сделать вывод о том, что состав работников на предприятиях двух отраслей различен.

Проверка гипотез об однородности ряда дисперсий. Критерий Бартлетта. Пусть Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. есть / нормальных генеральных совокупностей, из которых извлечены выборки объемом Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. соответственно, и пусть Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. - исправленные выборочные дисперсии.

Требуется на уровне значимости, а проверить нулевую гипотезу о равенстве дисперсий / генеральных совокупностей, т. е. Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Введем обозначения:

  • Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. — число степеней свободы г-й выборки;
  • Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. для Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. где Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. — результат j-го наблюдения г-й выборки;
  • Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

В качестве выборочной характеристики критерия Бартлетт предложил использовать статистику.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

где Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

При выполнении нулевой гипотезы #0 и при Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. приближенно имеет распределение Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. с / - 1 степенями свободы 22.

Для проверки нулевой гипотезы строят правостороннюю критическую область, границу которой определяют, но таблице распределения Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. (см. табл. ПЗ приложения) для уровня значимости а и числа степеней свободы / - 1 из условия.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Критерий проверки гипотезы заключается в следующем: если выполняется условие Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то гипотезу отвергают, если же Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то считают, что гипотеза не противоречит опытным данным.

Критерий Бартлетта весьма чувствителен к отклонениям законов распределений Xj для Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. от нормального закона.

В случае когда гг, = … = И/, для проверки нулевой гипотезы Я0 используют критерий Кохрана.

Критерий Кохрана. Пусть Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. — нормальные генеральные совокупности с неизвестными дисперсиями Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., из которых взяты независимые случайные выборки одинакового объема Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. и пусть Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. — исправленные выборочные дисперсии соответствующих совокупностей. Требуется проверить нулевую гипотезу Ни: Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. С целью проверки нулевой гипотезы Кохран предложил критерий, основанный на статистике.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

которая при выполнении нулевой гипотезы имеет G-распределение с v = п — 1 степенями свободы и к сравниваемыми совокупностями (табл. 1.19 приложения), где Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. - наибольшая из исправленных выборочных дисперсий.

Для проверки нулевой гипотезы Нп на уровне значимости, а строят правостороннюю критическую область.

Границу критической области <7К|) находят по таблице G-распределения (см. табл. П9 приложения) из условия.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Критерий проверки гипотезы заключается в следующем: если выполняется условие Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то гипотезу отвергают, если же Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. |, то считают, что гипотеза не противоречит опытным данным.

Проверка гипотез о вероятности в случае биномиального распределения. Пусть рассматривается генеральная совокупность, значения признака которой имеют биномиальный закон распределения с неизвестным параметром р, где р — вероятность появления события А, р0 и р, — определенные значения параметра р. Пусть из этой совокупности берется выборка объемом п, в которой значение признака наблюдалось т раз. Для проверки нулевой гипотезы Н0: р = р() при альтернативной гипотезе Н{р = Р используют при больших значениях выборки (п > 50) статистику.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

где Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., которая при выполнении нулевой гипотезы имеет нормированное распределение Л'((); 1).

Согласно требованию (2.18) при Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. выбирают правостороннюю критическую область, при Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. — левостороннюю, а при конкурирующей гипотезе Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. когда допускается Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. выбирают двустороннюю критическую область.

Границы критической области (Гкр) находят по таблице интегральной функции Лапласа Ф (г) (см. табл. П1 приложения) из условий:

  • • в Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. случае правосторонней и левосторонней критических областей
  • • при двусторонней критической области Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Тогда проверка гипотезы сводится к следующему: если |Сна6л| > tKp, то гипотеза отвергается с вероятностью ошибки а, если |гна6л| < гкр, то делают вывод о том, что гипотеза не противоречит опытным данным.

Проверка гипотез об однородности ряда вероятностей. Пусть Xv Х2,… X/ - I генеральных совокупностей, каждая из которых характеризуется неизвестным параметром Рг где Р, — вероятность появления события А в соответствующей выборке.

Требуется по результатам выборочных наблюдений проверить нулевую гипотезу о равенстве вероятностей появления события А в генеральных совокупностях, т. е. Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. Для проверки гипотезы можно использовать статистику.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

где Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. — средняя частость появления события А по всем выборкам.

Или, переходя к частостям, но всем выборкам Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., получим статистику Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистика Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. при выполнении нулевой гипотезы имеет асимптотическое распределение Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. с / - 1 степенями свободы, где / - число генеральных совокупностей.

Для проверки нулевой гипотезы на уровне значимости, а строят правостороннюю критическую область, границу Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. которой определяют из условия.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Критерий проверки гипотезы заключается в следующем: если выполняется условие Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. I, то гипотезу отвергают, если же Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то считают, что гипотеза не противоречит опытным данным.

Пример 2.15

Из 100 студентов одного факультета 35 отлично сдали экзамен по высшей математике, из 150 студентов другого факультета отличников оказалось 40. Проверим на уровне значимости, а = 0,02 гипотезу о том, что вероятность отличной оценки не зависит от того, на каком факультете проводится экзамен, т. е Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Решение

В основе проверки гипотезы об однородности ряда вероятностей лежит статистика Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., которая при выполнении нулевой гипотезы имеет распределение Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. степенями свободы, где I — число сравниваемых совокупностей.

По данным задачи Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Наблюдаемое значение статистики равно.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Границы критической области определяются из условия По таблицам распределения Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Так как наблюдаемое значение статистики критерия не превосходит критического значения, то можно сделать вывод о том, что на уровне значимости, а = 0,02 гипотеза Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. не противоречит опытным данным.

Проверка однородности ряда вероятностей в случае полиномиального распределения. Пусть Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. есть / генеральных совокупностей, из которых взяты случайные независимые выборки объемом Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. и пусть Tij элементов г-й выборки классифицируются по какому-либо признаку на h групп с числом элементов в каждой группе Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. где Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Очевидно, что Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. для всех Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.. В результате классификации элементов по h группам мы получим lh чисел, которые представим в табличном виде.

Номер выборки.

Число элементов в группах.

Итого по строкам.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Итого по столбцам.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Здесь Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. — общее число всех наблюдений по всем выборкам.

Требуется проверить гипотезу о том, что вероятность Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. попадания элемента в соответствующую группу оавна для всех совокупностей, т. е. нулевую гипотезу для всех j = 1, 2,…, h.

Нулевую гипотезу проверяют против конкурирующей гипотезы Я, состоящей в том, что вероятности не равны.

В качестве критерия можно использовать статистику.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

где Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. для всех Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

При справедливости нулевой гипотезы Я0 статистика Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. имеет распределение Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. степенями свободы.

Для проверки нулевой гипотезы на уровне значимости, а строят правостороннюю критическую область, границы которой определяются из условия.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Критерий проверки гипотезы заключается в следующем: если Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то гипотезу отвергают, если же Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то считают, что гипотеза не противоречит опытным данным.

Проверка гипотез о законе распределения генеральной совокупности.

Проверка гипотез о законе распределения значений признака X в генеральной совокупности осуществляется с помощью критериев согласия.

Критерий согласия — статистический критерий, предназначенный для проверки гипотезы //0 о том, что ряд наблюдений Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. образует случайную выборку, извлеченную из генеральной совокупности X с функцией распределения Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., где общий вид функции F (x) считается известным, а параметры Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. могут быть как известными, так и неизвестными. Критерий согласия основан на использовании различных мер расстояний между анализируемой эмпирической функцией Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. распределения, определенной по выборке, и функцией распределения F (x) генеральной совокупности X.

Математически нулевую гипотезу можно записать в следующем виде:

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

где Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. — вероятность попадания предполагаемой случайной величины X в г'-й интервал, где i = 1,…, /, или вероятность принятия ею i-ro значения.

Критерий состоит в том, что выбирается некоторая случайная величина (статистика) Т", являющаяся мерой расхождения (рассогласования) между рядом наблюдений и предполагаемым теоретическим распределением.

При проверке нулевой гипотезы заранее задается уровень значимости, а (а = 0,1; 0,05; 0,01). Затем на основании закона распределения Тп находится такое значение Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., что Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Критическое значение Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. обычно получают из таблиц соответствующей функции распределения.

Далее на основании выборки вычисляетсянаблюдаемая величина Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Наконец, сравниваются два значения: Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. и Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.. Если Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то нулевая гипотеза отвергается. Если же Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., то нулевая гипотеза не отвергается; в этом случае отклонения от предполагаемого теоретического закона распределения считаются незначимыми, т. е. данные наблюдения не противоречат гипотезе о виде распределения.

Случайная величина Т" есть функция наблюдаемых относительных частот, и в зависимости от вида этой функции распределение Т" будет задавать соответствующий критерий согласия.

Критерий согласия Пирсона. Данный критерий (другое название — критерий х2) имеет наибольшее применение. Согласно этому критерию.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Для расчетов удобно ввести понятие теоретической частоты Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. и воспользоваться формулой.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Как известно, распределение Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. зависит от числа степеней свободы. При применении критерия Пирсона это число находится по формуле v = / - г — 1, где г — число параметров предполагаемого теоретического закона, использованных для вычисления теоретических частот и оцениваемых по выборке.

Гипотеза отвергается на уровне значимости а, если вычисленное значение Хда6л окажется больше критического x2p (ot, v), найденного по таблицам распределения /2 для уровня значимости, а и числа степеней свободы v = / - г — 1. [5 противном случае гипотеза не отвергается [27, 28].

При расчете Хтбл следует учитывать требование mj >5. Поэтому предварительно рекомендуется объединять соседние интервалы таким образом, чтобы т' > 5 для объединенных интервалов. При этом объем выборки должен быть достаточно велик (я > 50). Расчет х2айл удобно производить в табличном виде.

Варианты или интервалы.

Частоты тп.

Pi

Теоретические частоты mj = npi.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Поясним некоторые моменты вычислений.

В столбце 4 таблицы некоторые соседние частоты могут суммироваться для удовлетворения условия mj >5. Тогда соответствующие соседние интервалы (варианты) объединяются в один интервал <�х<�х^+1у (г) — номер наименьшего, (г + 1) — номер наибольшего из объединяемых соседних вариантов. Расчеты в столбцах 2−6 проводятся для вновь образованного вариационного ряда, причем количество интервалов (вариантов) (/) в новом ряде учитывается при расчете числа степеней свободы.

Теоретические законы, как правило, определяются для всех действительных значений случайной величины. Это обстоятельство следует учитывать при получении вероятностей ph т. е. учитывать, если это необходимо, расширенные интервалы (-; />,) и (а,).

При расчете теоретических частот иногда производят округление до целых чисел, однако при этом должно выполняться равенство Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Критерий Колмогорова. Критерий применяется тогда, когда теоретическое распределение заранее полностью определено (например, известны все значения параметров, определяющие распределение).

Согласно этому критерию.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

где Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. — эмпирическая функция распределения, т. е. Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

для интервального ряда с центрами Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. и Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. для дискретного ряда; Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. — теоретическая функция распределения (интегральная функция).

Для вычисления Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности. употребляется формула Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности., где.

Статистическая проверка гипотез о параметрах генеральной совокупности.

Функция k (X) (или Р (А)) табулирована.

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой