Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

konspekt_lektsy_ochnoe

.pdf
Скачиваний:
105
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
2.84 Mб
Скачать
Н1 : 0.

Статистическим критерием или статистическим тестом называют СВ К, которая служит для проверки нулевой гипотезы. Совокупность значений критерия, при которых нулевую гипотезу отклоняют, называют критической областью.

Совокупность значений критерия, при которых нулевую гипотезу не отклоняют, называют областью принятия гипотезы.

Основной принцип проверки статистических гипотез можно сформулиро-

вать так: если наблюдаемое значение критерия

К (вычисленное по выборке)

принадлежит критической области, то нулевую

гипотезу отклоняют. Если же

наблюдаемое значение критерия К принадлежит области принятия гипотезы, то нулевую гипотезу не отклоняют (принимают).

Точки, разделяющие критическую область и область принятия гипотезы, называют критическими.

Критическая область ( ;k1 a2 ) (ka2, ) называется двусторонней критической областью. Она определяется в случае, когда альтернативная гипо-

теза имеет вид

f (k)

 

 

 

 

 

/ 2

Область принятия

 

Критическая

 

 

гипотезы

 

область

 

 

 

 

 

/ 2

 

 

k1 / 2

k

k / 2

k

 

 

 

 

 

 

 

 

H1 : 0

Рис. 2.6. Двусторонняя критическая область Кроме двусторонней, рассматривают также односторонние критические

области правостороннюю и левостороннюю.

31

Правосторонней называют критическую область

(k

),

,

 

определяю-

щуюся из соотношения

Р(К k

) .

 

 

 

 

Она используется в случае, когда альтернативная гипотеза имеет вид:

Н

:

0.

 

 

 

1

 

 

 

Левосторонней называют критическую область

( ,k

),

1

 

определяю-

щую из соотношения

Р(К k

) .

1

 

Она используется в случае, ко-

гда альтернативная гипотеза имеет вид Н1: 0.

Область принятия

 

f (k)

 

 

 

 

гипотезы

 

 

P(K k )

 

 

 

 

 

 

H1 : 0

 

0

k

k

P(K k1 )

 

Область принятия

 

гипотезы

 

 

 

 

 

 

H1 : 0

k1

0

 

k

Рис. 2.7. Правосторонняя и левосторонняя критическая область Общая схема проверки гипотез:

1. Формулировка проверяемой нулевой ( Н0) и альтернативной 1)

гипотез.

2.Выбор соответствующего уровня значимости α.

3.Определение объема выборки n.

4.Выбор критерия K для проверки Н0.

5.Определение критической области и области принятия гипотезы.

6.Вычисление наблюдаемого значения критерия Кнабл.

32

7.Принятие статистического решения.

I. Схема проверки гипотезы о математическом ожидании нормальной СВ при известной дисперсии

H 0: m m0

H

(1)

: m m

(H

(2)

: m m

;H

(3)

: m m )

1

1

1

 

0

 

0

 

0

Ux m0

/ n

где x

1 n

x ,

2 .

 

n i 1

i

 

(34)

1.Пусть в качестве альтернативной рассматривается гипотеза:

H1(1) : m m0 . Тогда критические точки будут определяться по таблице значений функции

u / 2 и u1 / 2 u / 2

Лапласа из условия

Ф u

/ 2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

x m0

 

u

- нет оснований для отклонения H

 

 

Если

 

набл.

 

 

 

 

 

 

0

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

n

 

/ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

 

Uнабл.

 

 

 

u / 2

 

- гипотеза H0 отклоняется в пользу альтернатив-

 

 

 

 

ной гипотезы H (1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. При H (2)

 

 

 

: m m

 

критическую точку u

правосторонней критиче-

 

 

 

 

 

 

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

ской области находят из равенства

Ф И 1 22

Если U набл. u - нет оснований для отклонения H0 .

Если U набл. u - H0 отклоняют в пользу H1(2) .

33

3. При

H

(3)

: m m

1

 

0

критическая точка

u1

u

.

Если

U

u

 

набл.

1

- нет оснований для отклонения

H0

.

Если

U

u

 

набл.

1

-

H0

отклоняют в пользу H1(3) .

II. Схема проверки гипотезы о математическом ожидании нормальной СВ при неизвестной дисперсии

H

0

: m m

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

H

(1)

: m m

(H

(2)

: m m

;

1

 

1

 

 

0

 

0

 

x

1 n

 

 

 

 

 

xi .

 

 

 

 

 

 

n i 1

 

 

 

 

Исправленная выборочная дисперсия S 2

H

(3)

: m m

1

 

0

 

1

n (x

 

 

n 1i 1

i

 

 

).

2

x) .

Стандартное отклонение S S 2 . Далее строится t - статистика:

T

x m0

,

(35)

S / n

 

 

 

имеющая при справедливости H0 распределение Стьюдента с v n 1 степенями свободы. Критическая область строится в зависимости от вида альтернативной гипотезы так же, как и в предыдущем разделе.

1. При H1(1) : m m0 по таблице критических точек распределения зна-

чимости и числу степеней свободы v n 1 находятся критические точки:

t / 2,n 1 и

 

t1 / 2,n 1 t / 2,n 1.

Если

 

T

 

 

 

 

 

x m0

 

t

1

- нет оснований для отклонения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

набл.

 

 

 

 

 

S / n

 

/ 2,n

 

H0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

 

 

Если

 

Tнабл.

 

t / 2,n 1- H0

отклоняют в пользу H

(1)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2. При H

(2)

: m

 

1

 

сторонней критической Если Тнабл. t ,

m0 определяют критическую точку

t ,n 1

области.

 

n 1 - нет оснований для отклонения H0.

право-

Если Тнабл. t ,n 1

- H0

отклоняется в пользу H

(2)

.

 

 

 

1

 

3.

При

t

t

1 ,n 1

,

Если

Тнабл.

H

(3)

: m m0

определяют критическую

 

1

 

 

n 1

левосторонней критической области.

t ,n 1 - нет оснований для отклонения H0.

точку

Если Т

набл.

t

 

-

H

0

отклоняется в пользу H (3).

 

 

 

 

 

,n 1

 

 

 

 

1

III. Схема проверки гипотезы о величине дисперсии нормальной СВ

H0 :

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

H (2)

 

 

 

 

2 .

H (1)

: 2

2

:

2 2

; H (3) : 2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

 

 

0

1

0

Для проверки H0

извлекается выборка объема n :x1, x2...xn , вычисля-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n i 1 i

 

 

ются выборочное среднее x 1

n x , исправленная выборочная дисперсия

S 2

 

1

 

 

 

 

n

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1i 1

i

 

 

 

 

 

 

 

Тогда критерий проверки H0

имеет вид:

 

2

 

 

(n 1) S 2

 

 

 

 

 

 

(36)

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

 

 

При справедливости

H0 построенная статистика

 

2

имеет

 

2

- распре-

 

 

 

 

 

 

деление с v n 1 степенями свободы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

При H

(1)

:

2

 

2

по таблице критических точек 2

- распреде-

 

 

0

 

 

1

 

 

 

 

значимости и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ления

по

заданному

уровню

числу

 

степеней свободы

v n 1

 

 

 

 

 

 

 

2

и

 

2

/ 2,n 1

двусторон-

находят критические точки 1 / 2,n 1

 

ней критической области.

ния

Если

H0.

 

2

 

2

 

2

 

1 / 2,n 1

набл.

 

/ 2,n 1

 

 

 

- нет оснований для отклоне-

Если

2 набл.

2 n 1 / 2, 1

или

 

2

набл.

 

 

2

 

/ 2,n 1

-

H0

отклоня-

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

ется в пользу H1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

2. При

H (2) : 2 2

определяют критическую точку

 

2

,n 1

пра-

 

1

 

 

0

 

 

 

восторонней критической области.

 

 

 

 

 

Если

2

 

2

,n 1- нет оснований для отклонения H0.

 

 

 

 

 

набл.

 

 

 

 

 

 

Если

2

 

2

 

(2)

 

 

 

 

 

набл.

 

,n 1- H0 отклоняется в пользу H1 .

 

 

 

 

 

3. При

H (3) : 2 2

находят критическую точку 2

 

,n 1

лево-

 

1

 

 

0

1

 

 

сторонней критической области.

 

 

 

 

 

 

Если набл2 . 12 ,n 1- нет оснований для отклонения H0.

 

 

 

 

Если

2

 

2

 

(3)

 

 

 

 

 

набл.

1 ,n 1-

H0 отклоняется в пользу H1 .

 

 

 

 

36

IV.

Схема проверки гипотезы о равенстве

M (X )

при известных дисперсиях

двух нормальных СВ

H

0

: M X M Y

H

 

: M X M Y

(1)

 

 

 

1

 

 

H(2)

: M X M Y

1

 

H(3)

: M X M Y

1

 

В качестве критерия проверки H0 принимается СВ U:

U

x y

 

 

2

 

 

2

 

 

 

x

 

y

 

 

 

 

n

k

 

 

(37)

При справедливости H0

1. При H

(1)

: M X

 

1

 

СВ U ~ N (0, 1).

M Y по таблице функции Лапласа определяют

2 критические точки

u1

и u / 2

из условий:

Ф

 

 

 

 

 

 

 

1

, u

u

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

2

1 / 2

 

/ 2

 

 

 

 

 

 

/ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

 

 

Uнабл.

 

 

 

u / 2- нет оснований для отклонения Н0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

 

Uнабл.

 

u / 2 - Н0 отклоняется в пользу H1 .

 

 

2. При H (2)

 

: M X M Y критическую точку u

правосторонней

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

критической области находят их равенства: Ф

 

 

1 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если Uнабл. u - нет оснований для отклонения Н0.

Если Uнабл.

 

u - Н

0

отклоняется в пользу H (2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

37

3. При

H

(3)

: M X M Y

 

1

 

критическая точка

u1

левосторонней

критической области определяется из соотношения

u1

u

.

Если Uнабл.

u1 - нет оснований для отклонения

Н

0

.

Если

Uнабл.

u1

-

Н0

отклоняется в пользу

H (3) 1

.

V. Схема проверки гипотезы о равенстве математических ожиданий двух нормальных СВ при неизвестных дисперсиях

H

: M X M Y

0

 

H

: M X M Y

1

 

H (2) 1

: M (Х )

M Y

;

H(3) 1

: M(Х )

M Y

.

 

При этих условиях в качестве критерия проверки H0 принимают СВ Т :

 

Т

 

 

x y

 

 

 

 

nk n k 2

(38)

 

(n 1)Sx2 (k 1)S y2

n k

 

 

 

 

 

 

где n,k - объемы выборок x1, x2...xn и y1, y2...yk соответственно

x

1 x ; S

2

 

1

 

 

x x 2

,

 

 

 

 

 

 

n

 

i

x

 

n 1

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

1

 

 

 

2

 

y

 

yi ;

S y

 

 

 

 

yi

y .

 

k

k

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. При H (1) : M X M Y с помощью таблицы критических точек

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

распределения Стьюдента

по заданному уровню значимости α и числу степе-

ней

 

свободы

 

n k 2

 

определяются

критические точки

t1 / 2,n k 2

и t / 2,n k 2 (t1 / 2,n k 2= t / 2,n k 2)

двусторонней критической области.

Если Tнабл. t / 2,n k 2 - нет оснований для отклонения Н0.

38

Если

Tнабл.

t / 2,n k 2

- Н0 отклоняется в пользу Н1(1).

 

(2)

: M X M Y находят критическую точку

2. При H1

правосторонней критической области.

Если

Tнабл. t ,n k 2

- нет оснований для отклонения Н0.

Если

Tнабл. t ,n k 2

- Н0 отклоняется в пользу Н1(2).

t ,n k 2

 

(3)

: M X M Y находят критическую точку левосто-

3. При H1

 

ронней критической области t1 ,n k 2 t ,n k 2.

Если

Tнабл. t ,n k 2

- нет оснований для отклонения Н0.

Если

Tнабл.

t ,n k 2

- Н0 отклоняется в пользу Н1(3).

VI. Схема проверки гипотезы о равенстве дисперсий двух нормальных СВ

При сравнении двух экономических показателей иногда, в первую очередь, проводят анализ разброса значений рассматриваемых СВ. Например, при решении инвестирования в одну из отраслей остро стоит проблема риска вложений. При сравнивании уровня жизни двух стран среднедушевые доходы могут быть примерно одинаковы. Необходимо сопоставить разброс в доходах.

Анализ проводится путем сравнения дисперсий исследуемых СВ.

Пусть

X N m

x

,

2 и

Y N m

2 , причем их диспер-

 

 

 

 

x

 

y,

y

сии x2 и

y2

неизвестны. Выдвигается гипотеза о равенстве дисперсий x2 и

y2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

H0 : x2

y2

H1(2) : x2

y2 .

 

 

H1(1) : x2 y2

 

 

По независимым выборкам x1, x2...xn и y1, y2...yk объемов n и k соответственно определяется:

39

2

и

2

2

S

x, y, Sx

Sy

(для определенности пусть Sx

эти величины можно переобозначить).

В качестве критерия проверки H0 принимают СВ

2 y

, в противном случае

F

S

S

 

2 x

2 y

,

(39)

определяемую отношением большей исправленной выборочной дисперсии к меньшей.

Если H0

верна, то данная статистика F имеет F - распределение Фише-

ра с v1

n 1

и v2 k 1

степенями свободы.

 

 

1.

При H

 

(1)

2

 

2

 

по таблицам критических точек распределения

1

: x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фишера по уровню значимости и числам степеней свободы v1 и

v2 опре-

деляется критическая точка

F

/ 2,v

 

v

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,

 

 

 

 

 

Если Fнабл.

F / 2,v ,v

2

- нет оснований для отклонения H0 .

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если F

 

 

F

/ 2,v1,v2

-

H

0

отклоняется в пользу H (1).

 

 

 

набл.

 

 

 

 

 

1

 

 

2. При H (2)

: 2

 

2

определяется критическая точка F

 

.

 

1

 

x

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,v1,v2

 

Если Fнабл.

F ,v ,v

2

- нет оснований для отклонения H0 .

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если F

 

 

F

,v1,v

2

-

 

H

0

отклоняется в пользу H (2) .

 

 

 

набл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

В основном, при проверке гипотезы о равенстве дисперсий в качестве аль-

тернативной гипотезы в большинстве случаев используется гипотеза

H (2) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

VII. Схема проверки гипотезы о значимости коэффициента корреляции

H0 : xy

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]