Занятие №5 доверительный итервал
Литература: [4], с. 197-216.
Кроме точечных оценок используются так называемые
доверительные
интервалы: указывается не одна точка
а интервал
,
к которому с заданной
вероятностью принадлежит истинное значение параметра α,
Число
называется доверительной
вероятностью
и характеризует надежность полученной
оценки: чем ближе
к единице, тем надежнее оценка (обычно
выбирают
.
Величины α и
называются доверительными
границами.
Они являются функциями выборочных
значений
и, следовательно, являются случайными
величинами.
Интервал со случайными границами
,
которые при любом допустимом значении
α удовлетворяют соотношению (16), называется
доверительным интервалом для неизвестного
параметра α..
Примеры доверительных интервалов
1.
Доверительный интервал для математического
ожидания
а
нормальной случайной величины при
известной дисперсии
имеет
вид
Здесь
величина
определяется
по заданной доверительной вероятности
с помощью соответствующих таблиц,
приведенных в приложениях . Доверительный
интервал для математического ожидания
а
нормальной случайной величины при
неизвестной дисперсии
имеет вид
,
где
оценка
вычисляется по формуле
,
а
величина
определяется по заданной доверительной
вероятности и объему выборки n с помощью соответствующих таблиц, приведенных в приложениях .
3. Доверительный интервал для дисперсии нормальной случайной величины имеет вид
,
где
n
– объем выборки;
- оценка величины
,
определяемая формулой (17);
- корни уравнений
,
(*)
в
которых подынтегральная функция
представляет
собой
плотность распределения хи-квадрат с
n-1
степенями свободы. Уравнения (*) при
заданной доверительной вероятности
решаются с помощью соответствующих
таблиц, приведенных в приложениях . При
определении
входами служат
при определении
.
4. Пусть n – число независимых испытаний, m – число
наступлений события A, p – вероятность наступления события
A в каждом отдельном испытании. Рассмотрим случай, когда
n достаточно велико, а значение p не слишком близко к нулю
или к единице так, что можно воспользоваться асимптотикой
Муавра-Лапласа . При этом доверительный интервал
для p имеет вид
,
определяется по заданной доверительной вероятности с помощью соответствующих таблиц, приведенных в приложениях.
Рассмотрим
отдельно случай m=0.
При этом нижняя доверительная граница
равна нулю, верхняя
.
Аналогично, при m=n
нижняя и верхняя доверительные границы
равны соответственно
и единице.
Контрольные вопросы и задания
1. Какие требования предъявляются к статистической оценке?
2. Что является оценкой для неизвестного математического ожидания, неизвестной дисперсии?
3. Объясните понятия: точность, доверительная вероятность, интервал.
4. Чему равен доверительный интервал для оценки неизвестного математического ожидания нормального распределения: для случая известного среднеквадратического ожидания σ и для случая неизвестного σ.
5. Как оценивается точность измерений?