Статистические оценки параметров распределения. Доверительные интервалы

Содержание

Слайд 2

Виды статистических ошибок Интервальные оценки Доверительные интервалы

Виды статистических ошибок
Интервальные оценки
Доверительные интервалы

Слайд 3

Виды статистических ошибок Def: Статистической оценкой неизвестного параметра теоретического распределения называют

Виды статистических ошибок

Def:
Статистической оценкой неизвестного параметра теоретического распределения называют функцию от

наблюдаемых случайных величин.
Для того, чтобы статистические оценки давали «хорошие» приближения оцениваемых параметров, они должны удовлетворять определенным требованиям.
Слайд 4

Def: Несмещенной называют статистическую оценку Θ*, математическое ожидание которой равно оцениваемому

Def:
Несмещенной называют статистическую оценку Θ*, математическое ожидание которой равно оцениваемому параметру

Θ при любом объеме выборки, т.е. M(Θ*) = Θ.
Смещенной, если M(Θ*) ≠ Θ.
Def:
Эффективной называют статистическую оценку, которая (при заданном объеме выборки n) имеет наименьшую возможную дисперсию.
Слайд 5

Def: Состоятельной называют статистическую оценку, которая при n→∞ стремится по вероятности

Def:
Состоятельной называют статистическую оценку, которая при n→∞ стремится по вероятности к

оцениваемому параметру.
Оценки бывают точечными, которые определяются одним числом. Все оценки, рассмотренные выше – точечные.
Слайд 6

Точечные оценки

Точечные оценки

Слайд 7

При выборке малого объема точечная оценка может разительно отличаться от оцениваемого

При выборке малого объема точечная оценка может разительно отличаться от оцениваемого

параметра, т.е. приводить к грубым ошибкам.
По этой причине при небольшом объеме выборки следует пользоваться интервальными оценками.
Слайд 8

Интервальные оценки Интервальные оценки позволяют установить точность и надежность оценок. Пусть

Интервальные оценки

Интервальные оценки позволяют установить точность и надежность оценок.
Пусть найденная по

данным выборки статистическая характеристика Θ* служит оценкой неизвестного параметра Θ.
Если δ > 0 и │Θ – Θ*│< δ, то чем меньше δ, тем оценка точнее.
Слайд 9

Т.о., положительное число δ характеризует точность оценки. Однако статистические методы не

Т.о., положительное число δ характеризует точность оценки.
Однако статистические методы не позволяют

категорически утверждать, что оценка Θ* удовлетворяет неравенству │Θ – Θ*│< δ; можно лишь говорить о вероятности γ, с которой это неравенство осуществляется.
Слайд 10

Def: Надежностью (доверительной вероятностью) оценки Θ по Θ* называют вероятность γ,

Def:
Надежностью (доверительной вероятностью) оценки Θ по Θ* называют вероятность γ, с

которой осуществляется неравенство
│Θ – Θ*│< δ. γ = 0,95; 0,99; 0,999.
Слайд 11

Заменив неравенство │Θ – Θ*│ Вероятность того, что интервал (Θ* -

Заменив неравенство │Θ – Θ*│< δ равносильным уме двойным неравенством
Вероятность того,

что интервал (Θ* - δ; Θ* + δ) заключает в себе (покрывает) неизвестный параметр Θ, равна γ.
Слайд 12

Доверительный интервал Def: Доверительным интервалом называется случайный интервал (Q* - δ;

Доверительный интервал

Def:
Доверительным интервалом называется случайный интервал (Q* - δ; O* +

δ), в пределах которого с вероятностью γ находится неизвестный оцениваемый параметр.
Доверительные интервалы находят по различным формулам, в зависимости от исходных данных.
Слайд 13

Доверительный интервал для математического ожидания нормально распределенного признака с известным средним

Доверительный интервал для математического ожидания нормально распределенного признака с известным средним

квадратическим отклонением находят по формуле:
где - среднее квадратическое отклонение, t – параметр, величину которого находят по таблицам Лапласа из соотношения γ=2Φ(t).
Слайд 14

Приведенная формула позволяет решать следующие задачи: 1) По заданным надежности γ

Приведенная формула позволяет решать следующие задачи:
1) По заданным надежности γ и

объеме выборки n находить точность δ и доверительный интервал.
2) По заданным надежности γ и точности δ находить объем выборки n.
3) По заданным точности δ и объеме выборки n находить надежность γ.
Слайд 15

В случае большой выборки при n > 30 и неизвестном среднем

В случае большой выборки при n > 30 и неизвестном среднем

квадратическом отклонении σ(X) доверительный интервал находят по формуле:
где S – исправленное выборочное среднее квадратическое отклонение, то есть оценка σ(X).
Слайд 16

Исследование большой выборки может оказаться невозможным по различным признакам. Кроме этого,

Исследование большой выборки может оказаться невозможным по различным признакам. Кроме этого,

с уменьшением n доверительный интервал увеличивается.
При определении доверительного интервала в случае нормального распределения при неизвестном σ признака X в генеральной совокупности применяют случайную величину:
Слайд 17

Эта величина соответствует закону t – распределения Стьюдента. Дифференциальная функция распределения

Эта величина соответствует закону t – распределения Стьюдента.
Дифференциальная функция распределения T

обозначается S(tγ; n) и зависит только от объема выборки n.
Слайд 18

Вероятность попадания случайной величины в соответствующий интервал равна:

Вероятность попадания случайной величины в соответствующий интервал равна:

Слайд 19

Доверительный интервал для оценки математического ожидания при неизвестном σ. где tγ

Доверительный интервал для оценки математического ожидания при неизвестном σ.
где tγ =

t(γ; n) – числа, приведенные в специальных таблицах.
Слайд 20

Примечание: при большом объеме выборки (n ≥ 30) значения tγ таблицы

Примечание: при большом объеме выборки (n ≥ 30) значения tγ таблицы

Стьюдента и t таблицы Лапласа практически равны. Поэтому выбор формулы, по которой определяют доверительный интервал, диктуется исходными данными.
Слайд 21

Пример Для определения средней живой массы трехмесячного теленка определенной породы были

Пример

Для определения средней живой массы трехмесячного теленка определенной породы были взвешены

100 животных и результаты сведены в таблицу
Слайд 22

Найти: величины, которые следует принять за среднюю массу и среднее квадратическое

Найти:
величины, которые следует принять за среднюю массу и среднее квадратическое

отклонение;
ошибку средней и коэффициетнт вариаций;
доверительный интервал, в котором с вероятностью 0,95 заключена средняя масса.
Слайд 23

Решение 1) В качестве приближенного значения средней массы принимаем выборочную среднюю,

Решение

1) В качестве приближенного значения средней массы принимаем выборочную среднюю, а

за значение признака – середины интервалов
Слайд 24

Вычисляем выборочную исправленную дисперсию

Вычисляем выборочную исправленную дисперсию

Слайд 25

Находим исправленное выборочное среднее квадратичное отклонение

Находим исправленное выборочное среднее квадратичное отклонение

Слайд 26

2) Ошибка средней равна Коэффициент вариации показывает, что изменчивость признака средняя.

2) Ошибка средней равна
Коэффициент вариации
показывает, что изменчивость признака средняя.

Слайд 27

3) Поскольку n = 100 > 30 и у нас случай

3) Поскольку n = 100 > 30 и у нас случай

нормального распределения, то доверительный интервал находим по формуле
Слайд 28

Из условия 2Φ(tγ) = 0.95 определяем Φ(tγ) = 0,475, а по

Из условия 2Φ(tγ) = 0.95 определяем Φ(tγ) = 0,475, а по

таблице приложений находим tγ = 1,96.
Поэтому
или 31,32 < x < 32,68 кг – доверительный интервал для заданной вероятности.
Слайд 29

Замечание: если требуется оценить математическое ожидание с наперед заданной точностью δ

Замечание: если требуется оценить математическое ожидание с наперед заданной точностью δ

и надежностью γ, то максимальный объем выборки, который обеспечит эту точность, находится по формуле
Слайд 30

Объем выборочной совокупности при повторном способе отбора находят по формуле: где

Объем выборочной совокупности при повторном способе отбора находят по формуле:
где параметр

t определяют из по таблицам Лапласа;
Слайд 31

Доверительный интервал для оценки среднего квадратического отклонения σ нормального распределения.

Доверительный интервал для оценки среднего квадратического отклонения σ нормального распределения.