張厚粲 第七章 參數(shù)估計(jì)_第1頁
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第七章參數(shù)估計(jì)第一節(jié)點(diǎn)估計(jì)區(qū)間估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤一.總體參數(shù)估計(jì)的基本原理根據(jù)樣本統(tǒng)計(jì)量對相應(yīng)總體參數(shù)所作的估計(jì)叫作總體參數(shù)估計(jì)??傮w參數(shù)估計(jì)分為點(diǎn)估計(jì)和區(qū)間估計(jì)。由樣本的標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)總體的標(biāo)準(zhǔn)差即為點(diǎn)估計(jì);而由樣本的平均數(shù)估計(jì)總體平均數(shù)的取值范圍則為區(qū)間估計(jì)。1.良好的點(diǎn)估計(jì)量應(yīng)具備的條件無偏性

如果一切可能個(gè)樣本統(tǒng)計(jì)量的值與總體參數(shù)值偏差的平均值為0,這種統(tǒng)計(jì)量就是總體參數(shù)的無偏估計(jì)量。有效性

當(dāng)總體參數(shù)不止有一種無偏估計(jì)量時(shí),某一種估計(jì)量的一切可能樣本值的方差小者為有效性高,方差大者為有效性低。一致性當(dāng)樣本容量無限增大時(shí),估計(jì)量的值能越來越接近它所估計(jì)的總體參數(shù)值,這種估計(jì)是總體參數(shù)一致性估計(jì)量。充分性一個(gè)容量為n的樣本統(tǒng)計(jì)量,應(yīng)能充分地反映全部n個(gè)數(shù)據(jù)所反映的總體的信息。2.區(qū)間估計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)誤以樣本統(tǒng)計(jì)量的抽樣分布(概率分布)為理論依據(jù),按一定概率的要求,由樣本統(tǒng)計(jì)量的值估計(jì)總體參數(shù)值的所在范圍,稱為總體參數(shù)的區(qū)間估計(jì)。對總體參數(shù)值進(jìn)行區(qū)間估計(jì),就是要在一定可靠度上求出總體參數(shù)的置信區(qū)間的上下限。置信區(qū)間置信度,即置信概率,是作出某種推斷時(shí)正確的可能性(概率)。置信區(qū)間,也稱置信間距(confidenceinterval,CI)是指在某一置信度時(shí),總體參數(shù)所在的區(qū)域距離或區(qū)域長度。置信區(qū)間是帶有置信概率的取值區(qū)間。顯著性水平對總體平均數(shù)進(jìn)行區(qū)間估計(jì)時(shí),置信概率表示做出正確推斷的可能性,但這種估計(jì)還是會有犯錯(cuò)誤的可能。顯著性水平(significancelevel)就是指估計(jì)總體參數(shù)落在某一區(qū)間時(shí),可能犯錯(cuò)誤的概率,用符號α表示。

P=1-α區(qū)間估計(jì)的原理與標(biāo)準(zhǔn)誤取值范圍與概率的矛盾。(0.05和0.01)原理:樣本分布理論區(qū)分三種不同性質(zhì)的分布:總體分布:總體內(nèi)個(gè)體數(shù)值的頻數(shù)分布樣本分布:樣本內(nèi)個(gè)體數(shù)值的頻數(shù)分布抽樣分布:某一種統(tǒng)計(jì)量的概率分布

μ±σ范圍內(nèi)的面積為68.27%

μ±1.96σ范圍內(nèi)的面積為95%

μ±2.58σ范圍內(nèi)的面積占99%圖顯示樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)的平均誤差不超過1μ的概率為0.6827,不超過1.96μ的概率為0.9545,不超過2.58μ的概率為0.9973。即:當(dāng)t=1時(shí),F(xiàn)(t)=0.6827

當(dāng)t=1.96時(shí),F(xiàn)(t)=0.9545

當(dāng)t=2.58時(shí),F(xiàn)(t)=0.9973概率度t與概率F(t)的對應(yīng)關(guān)系是:概率F(t)越大,則概率度t值越大,估計(jì)的可靠性越高,樣本統(tǒng)計(jì)量與總體參數(shù)之間正負(fù)離差的變動范圍也越大。對于t每取一個(gè)值,概率保證程度F(t)有一個(gè)唯一確定的值與之對應(yīng)。因此人們制定?正態(tài)分布概率表?第二節(jié)總體平均數(shù)的估計(jì)平均數(shù)抽樣分布的幾個(gè)定理⑴.從總體中隨機(jī)抽出容量為n的一切可能樣本的平均數(shù)之平均數(shù)等于總體的平均數(shù)。⑵.容量為n的平均數(shù)在抽樣分布上的標(biāo)準(zhǔn)差(即平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤),等于總體標(biāo)準(zhǔn)差除以n的平方根。區(qū)間估計(jì)的注意事項(xiàng)⑴要知道與所要估計(jì)的參數(shù)相對應(yīng)的樣本統(tǒng)計(jì)量的值,以及樣本統(tǒng)計(jì)量的理論分布;⑵要求出該種統(tǒng)計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)誤;⑶要確定在多大的可靠度上對總體參數(shù)作估計(jì),再通過某種理論概率分布表,找出與某種可靠度相對應(yīng)的該分布橫軸上記分的臨界值,才能計(jì)算出總體參數(shù)的置信區(qū)間的上下限。

標(biāo)準(zhǔn)誤某種統(tǒng)計(jì)量在抽樣分布上的標(biāo)準(zhǔn)差,稱為標(biāo)準(zhǔn)誤。標(biāo)準(zhǔn)誤用來衡量抽樣誤差。標(biāo)準(zhǔn)誤越小,表明樣本統(tǒng)計(jì)量與總體參數(shù)的值越接近,樣本對總體越有代表性,用樣本統(tǒng)計(jì)量推斷總體參數(shù)的可靠度越大。因此,標(biāo)準(zhǔn)誤是統(tǒng)計(jì)推斷可靠性的指標(biāo)。平均數(shù)區(qū)間估計(jì)的基本原理

通過樣本的平均數(shù)估計(jì)總體的平均數(shù),首先假定該樣本是隨機(jī)取自一個(gè)正態(tài)分布的母總體(或非正態(tài)總體中的n>30的樣本),而計(jì)算出來的實(shí)際平均數(shù)是無數(shù)容量為n的樣本平均數(shù)中的一個(gè)。根據(jù)樣本平均數(shù)的分布理論,可以對總體平均數(shù)進(jìn)行估計(jì),并以概率說明其正確的可能性。一.總體平均數(shù)區(qū)間估計(jì)的基本步驟①.根據(jù)樣本的數(shù)據(jù),計(jì)算樣本的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差;②.計(jì)算平均數(shù)抽樣分布的標(biāo)準(zhǔn)誤;③.確定置信概率或顯著性水平;④.根據(jù)樣本平均數(shù)的抽樣分布確定查何種統(tǒng)計(jì)表;⑤.計(jì)算置信區(qū)間;⑥.解釋總體平均數(shù)的置信區(qū)間。一、總體平均數(shù)估計(jì)的步驟1.根據(jù)實(shí)得樣本的數(shù)據(jù),計(jì)算樣本平均數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差2.計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤(1)已知(2)未知3.確定置信水平或顯著性水平4.根據(jù)樣本平均數(shù)的抽樣分布,確定查何種統(tǒng)計(jì)表總體方差已知,Z分布;未知,t分布5.計(jì)算置信區(qū)間(1)正態(tài)分布表,置信區(qū)間(2)t分布,置信區(qū)間6。解釋總體平均數(shù)的置信區(qū)間例題:某小學(xué)10歲全體女童身高歷年來標(biāo)準(zhǔn)差為6.25厘米,現(xiàn)從該校隨機(jī)抽27名10歲女童,測得平均身高為134.2厘米,試估計(jì)該校10歲全體女童平均身高的95%和99%置信區(qū)間。二、總體正態(tài),σ已知(不管樣本容量大小)1.總體正態(tài),σ已知(不管樣本容量大小)或總體非正態(tài),σ已知,大樣本解:10歲女童的身高假定是從正態(tài)總體中抽出的隨機(jī)樣本,并已知總體標(biāo)準(zhǔn)差為σ=6.25。無論樣本容量大小,一切樣本平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)呈正態(tài)分布。于是可用正態(tài)分布來估計(jì)該校10歲女童身高總體平均數(shù)95%和99%的置信區(qū)間。其標(biāo)準(zhǔn)誤為當(dāng)P=0.95時(shí),Z=±1.96因此,該校10歲女童平均身高95%的置信區(qū)間為:當(dāng)P=0.99時(shí),Z=±2.58因此,該校10歲女童平均身高99%的置信區(qū)間為:三、總體正態(tài),σ未知(不管樣本容量大小),

或總體非正態(tài),σ未知,大樣本平均數(shù)的抽樣分布為t分布,平均數(shù)的置信區(qū)間為:例題:從某小學(xué)三年級隨機(jī)抽取12名學(xué)生,其閱讀能力得分為28,32,36,22,34,30,33,25,31,33,29,26。試估計(jì)該校三年級學(xué)生閱讀能力總體平均數(shù)95%和99%的置信區(qū)間。解:12名學(xué)生閱讀能力的得分假定是從正態(tài)總體中抽出的隨機(jī)樣本,而總體標(biāo)準(zhǔn)差σ未知,樣本的容量較?。ǎ?12<30),在此條件下,樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)離差統(tǒng)計(jì)量服從呈t分布。于是需用t分布來估計(jì)該校三年級學(xué)生閱讀能力總體平均數(shù)95%和99%的置信區(qū)間。由原始數(shù)據(jù)計(jì)算出樣本統(tǒng)計(jì)量為當(dāng)P=0.95時(shí),因此,該校三年級學(xué)生閱讀能力得分95%的置信區(qū)間為:當(dāng)P=0.99時(shí),因此,該校三年級學(xué)生閱讀能力得分99%的置信區(qū)間為:第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)差與方差的區(qū)間估計(jì)在一次測試中,得知某校150名學(xué)生的成績是,如果證實(shí)測驗(yàn)與預(yù)試的題目相同,被估計(jì)證實(shí)測驗(yàn)的平均成績是多少?1.平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差2.標(biāo)準(zhǔn)誤()3.確定置信區(qū)間置信區(qū)間95%和99%,顯著性水平0.05,和0.014.根據(jù)樣本平均數(shù)的抽樣分布,確定查何種統(tǒng)計(jì)表總體方差未知,n=150>30,接近正態(tài)分布,為t分布5.計(jì)算置信區(qū)間(1)95%或0.0578-1.96×0.7349<μ<78+1.96×0.734976.56<μ<79.44(2)99%或0.0178-2.576×0.7349<μ<78+2.576×0.734978-1.89<μ<78+1.8976.11<μ<79.896.解釋總體平均數(shù)的置信區(qū)間(1)被估計(jì)證實(shí)測驗(yàn)的平均成績在76.56-79.44之間,估計(jì)正確的概率為0.95(95%),錯(cuò)誤的概率0.05(5%)。(2)被估計(jì)證實(shí)測驗(yàn)的平均成績在76.11-79.89之間,估計(jì)正確的概率為0.99(99%),錯(cuò)誤的概率0.01(1%)。一、標(biāo)準(zhǔn)差的區(qū)間估計(jì)二、方差的區(qū)間估計(jì)1.

已知時(shí),2的置信區(qū)間2.

未知時(shí),2的置信區(qū)間例:已知某樣本的分散程度,樣本容量40,問該樣本之總體的分散程度如何。(用標(biāo)準(zhǔn)差與方差分別計(jì)算)。解1(標(biāo)準(zhǔn)差):,樣本標(biāo)準(zhǔn)差的分布接近正態(tài)分布,用Z分布。(1)0.95或0.0510-1.96×1.12<σ<10+1.96×1.127.8<σ<12.2(2)0.99或0.0110-2.58×1.12<σ<10+2.58×1.127.11<σ<12.89(1)樣本總體的分散程度,標(biāo)準(zhǔn)差在7.8-12.2之間,估計(jì)正確的概率為0.95(95%),錯(cuò)誤的概率0.05(5%)。(2)樣本總體的分散程度,標(biāo)準(zhǔn)差在7.11-12.89之間,估計(jì)正確的概率為0.99(99%),錯(cuò)誤的概率0.01(1%)。解1(方差):卡方分布0.95或0.05三、二總體方差之比的區(qū)間估計(jì)第四節(jié)相關(guān)系數(shù)的區(qū)間估計(jì)一、積差相關(guān)系數(shù)的抽樣分布(一)總體相關(guān)系數(shù)ρ﹥0,正偏態(tài)ρ﹤0,負(fù)偏態(tài)ρ

≠0,且n﹥500,接近正態(tài)(二)ρ=0,樣本r分布,服從df=n-2的t分布二、積差相關(guān)系數(shù)的區(qū)間估計(jì)(一)ρ=0時(shí),df=n-2(二)ρ≠01.n﹥500,2.利用費(fèi)舍爾Z函數(shù)分布計(jì)算第五節(jié)比率及比率差異的區(qū)間估計(jì)?影響置信區(qū)間的因素,以總體平均數(shù)為例。Z,σ

和n1.置信區(qū)間的寬度受標(biāo)準(zhǔn)分Z的影響。(1)Z值由置信水平?jīng)Q定95%(±1.96),99%(±2.58)。置信水平越高,Z值越大,置信

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