7238

Интервальное оценивание параметров нормально распределенной случайной величины. Доверительные интервалы для математического ожидания

Лабораторная работа

Математика и математический анализ

ТЕМА: Интервальное оценивание параметров нормально распределенной случайной величины. Доверительные интервалы для математического ожидания. Доверительный интервал для дисперсии. Доверительный интервал для параметров пуассоновского распределения. Дов...

Русский

2013-01-20

450.5 KB

44 чел.

ТЕМА: Интервальное оценивание параметров нормально распределенной случайной величины. Доверительные интервалы для математического ожидания. Доверительный интервал для дисперсии. Доверительный интервал для параметров пуассоновского распределения. Доверительный интервал для вероятности. Доверительный интервал для коэффициента корреляции.

Теоретический материал

Интервальное оценивание параметров нормально распределенной случайной величины.

Точечные оценки дают приближенное значение неизвестного (оцениваемого) параметра. Сама оценка является случайной величиной, и если известно ее распределение или хотя бы дисперсия, то можно указать пределы, в которых с достаточно большой вероятностью лежит неизвестное значение параметра. Эти пределы легко вычисляются через дисперсию. Важно понимать, что пользоваться полученными знаниями пределов можно, только если они не зависят от самого оцениваемого параметра.

Зададимся достаточно малой с практической точки зрения вероятностью α и рассмотрим выборку x1, x2, …..,xn из генеральной совокупности, отвечающей случайной величине ξ, имеющей распределение Fξ (x,θ), где θ – неизвестный параметр. Предположим, что удалось найти две такие функции θ1(x1, x2, …..,xn) и θ2 (x1, x2, …..,xn) , для которых:

1) θ1(x1, x2, …..,xn) < θ2 (x1, x2, …..,xn) при всех x1, x2, …..,xn ;

2) Р (θ1<θ<θ2) = 1 – α

В этом случае интервал (θ1, θ2) называется доверительным интервалом для параметра θ, соответствующим доверительной вероятности 1-α.

Распределение статистических оценок в большинстве случаев достаточно точно описывается такими законами распределения, как нормальный, хи-квадрат, Стьюдента, Фишера - Снедекора. Нормальное распределение было рассмотрено ранее. Рассмотрим остальные виды распределения.

1. Распределение хи - квадрат

Определение. Пусть Х1, Х2,…Хп - независимые нормально распределенные случайные величины с нулевым математическим ожиданием и средним квадратичным отклонением, равным единице. Тогда закон распределения суммы квадратов случайных величин

называется законом хи-квадрат с n степенями свободы.

Плотность распределения случайной величины имеет вид

где  - гамма – функция, для которой выполняется равенство Г(n+1)=n!.

Для случайной величины  плотность распределения имеет вид

  

2. Распределение Стьюдента

Определение. Пусть X012,…,Хn -  независимые нормально распределенные случайные величины с нулевыми математическими ожиданиями и средними квадратичными отклонениями, равными единице. Тогда случайная величина

имеет распределение Стьюдента (T - распределение) с n степенями свободы.

В практических задачах используется также случайная величина

имеющая распределение Стьюдента с n-1 степенью свободы.

Плотность вероятность случайной величины Т имеет вид

где

3. Распределение Фишера—Снедекора

Определение. Пусть Х12,…,Хn, У1, Y2,…Ym - независимые нормально распределенные случайные величины с нулевыми математическими ожиданиями и средними квадратичными отклонениями, равными единице. Тогда случайная величина

имеет распределение Фишера - Снедекора сn и m степенями свободы.

Плотность распределения случайной величины Fnm имеет вид

где

Если случайные величины X и Y связаны, например, с помощью выборочных средних, то случайная величина

имеет распределение Фишера—Снедекора с числом степеней свободы:

k=n-1, l=m-1.

Практическое задание №1.

Найдите доверительные интервалы для математического ожидания  и дисперсии

по заданной выборке x1, x2, …..,xn из нормального распределения.

Порядок выполнения работы:

1. Определите и введите компоненты вектора выборочных значений случайной величины.

2. Вычислите точечные оценки  и .

3. Вычислите 95%-ный интервал для математического ожидания при неизвестной дисперсии.

4. Вычислите 90%-ный доверительный интервал для дисперсии.

Практическое задание №2.

Найдите доверительный интервал для параметра λ по заданной выборке x1, x2, …..,xn из пуассоновского распределения.

Порядок выполнения работы:

1. Сгенерируйте выборку из 500 значений случайной величины, имеющей пуассоновское распределение с заданным параметром λ по первым 100, 150,200,….,500 элементам выборки.

2. Найдите для заданного значения доверительной вероятности α квантиль уровня 1-0.5α стандартного нормального распределения.

3. Найдите точечную оценку параметра λ.

4. Вычислите доверительный интервал для λ с заданным значением доверительной вероятности α.

5. Постройте график зависимости Δλ=λright – λleft от n для различных α.

Практическое задание №3

Найдите доверительный интервал для вероятности события по заданным значениям числа испытаний n и числа m появлений события в серии из n испытаний.

Порядок выполнения работы:

1. Найдите для заданного значения доверительной вероятности квантиль уровня 1-0.5α стандартного нормального распределения.

2. Найдите точечную оценку параметра p.

3. Вычислите доверительный интервал для параметра р с заданным значением доверительной вероятности α.

Практическое задание №4.

Найдите доверительный интервал для коэффициента корреляции по заданной выборке (x1, y1), (x2, y2),….,(xn, yn) из двумерной случайной величины.

Порядок выполнения работы:

1. Определите и введите компоненты вектора выборочных значений случайной величины.

2. Вычислите выборочные средние для x, y.

3. Найдите для заданного значения доверительной вероятности квантиль уровня стандартного нормального распределения.

4. Найдите точечную оценку коэффициента корреляции.

5. Вычислите доверительный интервал для коэффициента корреляции с заданным значением доверительной вероятности. 

7. Найдите точечную оценку коэффициента корреляции по другой формуле.

8. Вычислите доверительный интервал для коэффициента корреляции с заданным значением доверительной вероятности α, используя точечную оценку коэффициента корреляции, найденную в п.7.

PAGE   \* MERGEFORMAT 2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83101. Число и цифра 9. Написание цифры 9. Сравнение чисел в пределах 9. Измерение и сравнение длин отрезков 192 KB
  Цель: закреплять знание учениками названий чисел в пределах 10; продлить работу над формированием у учеников умения сравнивать числа и решать задачи; совершенствовать навыки устного счета, проводить простейшие обобщения, формировать умение определять название деревьев по их листьям.
83102. Розповідне речення. Розділові знаки в кінці розповідного речення 119 KB
  Мета. Дати дітям уявлення про розповідне речення; формувати навички інтонування розповідних речень; розвивати мовлення пам’ять увагу учнів; виховувати любов до природи Обладнання. Таблиця до теми Речення Сніжинки ілюстрації зими індивідуальні картки...
83103. Каїн і Авель (біблійна легенда) 74 KB
  Продовжити знайомство учнів із біблійними легендами. Розкрити зміст біблійної історії про Каїна та Авеля, її глибокі народні витоки.Формувати уміння розрізняти ознаки доброго і лихого, усвідомлювати неминучість кари за вчинене зло. Розвивати читацькі навички та зв’язне мовлення молодших школярів.
83104. Людські чесноти: добро, доброта 104.5 KB
  Мета: ознайомити учнів з людськими чеснотами, вчити характеризувати події та явища, як прояв добра і зла; розкрити моральний зміст доброти; сприяти розвитку в учнів мотивації до добрих, гуманних вчинків, розвивати мислення, творчу уяву, збагачувати словниковий запас...
83105. Святкуємо Різдвяні свята разом із музикою 66.5 KB
  Дидактична мета: закріпити поняття про виражальні та зображальні можливості музики. Розвиваюча мета: розвивати музично-творчі здібності дітей, природну музичність, вокально-хорові навички на основі сприймання художньо-образного музичного матеріалу, інтелектуальну гнучкість.
83106. На сонці тепло, біля матері добре. О.Єфімов «Задачі трапляються різні» 708 KB
  На сонці тепло біля матері добре. Обладнання: мультимедійна дошка проектор презентаційний матеріал картки із завданнями малюнки дітей вправи для розвитку техніки читання азбука почуттів. Вправи на вдосконалення техніки читання картки вправа Ланцюжки. Робота з текстом перед читанням твору.
83107. Урок природознавства «Ґрунт» 263 KB
  Земля на якій ростуть рослини називається ґрунтом. Тож завданням нашої експедиції буде дізнатися: що таке ґрунт; яке значення має ґрунт для всього живого на нашій планеті: рослин тварин людей. З часом вода вітер зміна температури та живі організми сприяли утворенню ґрунту.
83108. Будь обережним. Правила безпечної поведінки вдома (з побутовими приладами, газом, водою, вогнем) 72 KB
  Прибери з кімнати небезпечні предмети Діти називають предметиякі потрібно прибрати з кімнати. Накажи щоб усі діти обережно поводились з електричними приладами сірниками. Отже діти ніколи не залишайте увімкненою газову плиту і не грайтеся зі сірниками.
83109. Спільнокореневі слова (українська мова); Легенди та перекази про птахів (читання, позакласне читання); Птахи (природознавство); Як живеться вам, птахи? (малювання) 512 KB
  Передавати елементарну будову птахів засобами графіки. Обладнання: Диски цифрові носії дидактичний матеріал: картки загадки вірші оповідання ілюстрації птахів енциклопедія для дітей книжкирозгортки Тваринний світ ребуслегенди про птахів.