Matlab-参数估计及假设检验课件.ppt
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- 关 键 词:
- Matlab 参数估计 假设检验 课件
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1、参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25参数估计与假设检验参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25教 材参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25主要内容主要内容 常见分布的参数估计常见分布的参数估计 正态总体参数的检验正态总体参数的检验 分布的拟合与检验分布的拟合与检验 核密度估计核密度估计参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-
2、25第一节第一节 常见分布的参数估计常见分布的参数估计参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25一、分布参数估计的一、分布参数估计的MATLAB函数函数参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25% 定义样本观测值向量定义样本观测值向量 x = 15.14 14.81 15.11 15.26 15.08 15.17 15.12 14.95 15.05 14.87;% 调用调用normfit函数求正态总体参数的最大似然估计和置信区间函数求正态总体参数的最大似然估计和置
3、信区间% 返回总体均值的最大似然估计返回总体均值的最大似然估计muhat和和90%置信区间置信区间muci,% 还返回总体标准差的最大似然估计还返回总体标准差的最大似然估计sigmahat和和90%置信区间置信区间sigmaci muhat,sigmahat,muci,sigmaci = normfit(x,0.1)参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25 x = normrnd(10,4,100,1); phat,pci = mle(x) phat,pci = mle(x,distribution,normal) phat,
4、pci = mle(x,pdf,normpdf,start,0,1) phat,pci = mle(x,cdf,normcdf,start,0,1)【例例5.1-2】调用调用normrnd函数生成函数生成100个服从均值为个服从均值为10,标准差,标准差为为4的正态分布的随机数,然后调用的正态分布的随机数,然后调用mle函数求均值和标准差的函数求均值和标准差的最大似然估计。最大似然估计。参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25phat = mle(data)phat,pci = mle(data). = mle(data,di
5、stribution,dist). = mle(data,.,name1,val1,name2,val2,.). = mle(data,pdf,pdf,cdf,cdf,start,start,.). = mle(data,logpdf,logpdf,logsf,logsf,start,start,.). = mle(data,nloglf,nloglf,start,start,.)补充:补充: mle函数的调用格式:函数的调用格式:参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25第二节第二节 正态总体参数的检验正态总体参数的检验参数估
6、计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25一、总体标准差已知时的单个正态总体均值的一、总体标准差已知时的单个正态总体均值的U检验检验调用格式:调用格式:h = ztest(x,m,sigma)h = ztest(.,alpha)h = ztest(.,alpha,tail)h = ztest(.,alpha,tail,dim)h,p = ztest(.)h,p,ci = ztest(.)h,p,ci,zval = ztest(.) ztest函数函数20( ,)XN 总体:12,nXXX样本:001000100010:, : .:,
7、:, :HHHHHH假设:参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25 x = 97 102 105 112 99 103 102 94 100 95 105 98 102 100 103;% 调用调用ztest函数作总体均值的双侧检验,函数作总体均值的双侧检验,% 返回变量返回变量h,检验的,检验的p值,均值的置信区间值,均值的置信区间muci,检验统计量的观测值,检验统计量的观测值zval h,p,muci,zval = ztest(x,100,2,0.05)% 调用调用ztest函数作总体均值的单侧检验函数作总体均值的单侧检
8、验 h,p,muci,zval = ztest(x,100,2,0.05,right)参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25二、总体标准差未知时的单个正态总体均值的二、总体标准差未知时的单个正态总体均值的t检验检验调用格式:调用格式:h = ttest(x)h = ttest(x,m)h = ttest(x,y)h = ttest(.,alpha)h = ttest(.,alpha,tail)h = ttest(.,alpha,tail,dim)h,p = ttest(.)h,p,ci = ttest(.)h,p,ci,st
9、ats = ttest(.) ttest函数函数2( ,)XN 总体:12,nXXX样本:001000100010:, : .:, :, :HHHHHH假设:参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25% 定义样本观测值向量定义样本观测值向量 x = 49.4 50.5 50.7 51.7 49.8 47.9 49.2 51.4 48.9;% 调用调用ttest函数作总体均值的双侧检验,函数作总体均值的双侧检验,% 返回变量返回变量h,检验的,检验的p值,均值的置信区间值,均值的置信区间muci,结构体变量,结构体变量stats
10、h,p,muci,stats = ttest(x,50,0.05)参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25三、总体标准差未知时的两个正态总体均值的比较三、总体标准差未知时的两个正态总体均值的比较 t检验检验调用格式:调用格式:h = ttest2(x,y)h = ttest2(x,y,alpha)h = ttest2(x,y,alpha,tail)h = ttest2(x,y,alpha,tail,vartype)h = ttest2(x,y,alpha,tail,vartype,dim)h,p = ttest2(.)h,p,
11、ci = ttest2(.)h,p,ci,stats = ttest2(.) ttest2函数函数211(,)XN 总体1:112,nXXX样本1:012112012112012112:, :, :, :HHHHHH假设:222(,)YN 总体2:212,nY YY样本2:参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25% 定义甲机床对应的样本观测值向量定义甲机床对应的样本观测值向量 x = 20.1, 20.0, 19.3,
12、20.6, 20.2, 19.9, 20.0, 19.9, 19.1, 19.9;% 定义乙机床对应的样本观测值向量定义乙机床对应的样本观测值向量 y = 18.6, 19.1, 20.0, 20.0, 20.0, 19.7, 19.9, 19.6, 20.2; alpha = 0.05; % 显著性水平为显著性水平为0.05 tail = both; % 尾部类型为双侧尾部类型为双侧 vartype = equal; % 方差类型为等方差方差类型为等方差% 调用调用ttest2函数作两个正态总体均值的比较检验,函数作两个正态总体均值的比较检验,% 返回变量返回变量h,检验的,检验的p值,均值
13、差的置信区间值,均值差的置信区间muci,结构体变量,结构体变量stats h,p,muci,stats = ttest2(x,y,alpha,tail,vartype)参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25四、总体均值未知时的单个正态总体方差的卡方检验四、总体均值未知时的单个正态总体方差的卡方检验调用格式:调用格式:H = vartest(X,V)H = vartest(X,V,alpha)H = vartest(X,V,alpha,tail)H,P = vartest(.)H,P,CI = vartest(.)H,P,C
14、I,STATS = vartest(.). = vartest(X,V,alpha,tail,dim) vartest函数函数2( ,)XN 总体:12,nXXX样本:222200102222001022220010:, :, :, :HHHHHH假设:参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25% 定义样本观测值向量定义样本观测值向量 x = 49.4 50.5 50.7 51.7 49.8 47.9 49.2 51.4 48.9; var0 = 1.5; % 原假设中的常数原假设中的常数 alpha = 0.05; % 显著性
15、水平为显著性水平为0.05 tail = both; % 尾部类型为双侧尾部类型为双侧% 调用调用vartest函数作单个正态总体方差的双侧检验,函数作单个正态总体方差的双侧检验,% 返回变量返回变量h,检验的,检验的p值,方差的置信区间值,方差的置信区间varci,结构体变量,结构体变量stats h,p,varci,stats = vartest(x,var0,alpha,tail)参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25五、总体均值未知时的两个正态总体方差的比较五、总体均值未知时的两个正态总体方差的比较 F 检验检验调用
16、格式:调用格式:H = vartest2(X,Y)H = vartest2(X,Y,alpha)H = vartest2(X,Y,alpha,tail)H,P = vartest2(.)H,P,CI = vartest2(.)H,P,CI,STATS = vartest2(.). = vartest2(X,Y,alpha,tail,dim) vartest2函数函数211(,)XN 总体1:112,nXXX样本1:222201211222220121122222012112:, :, :, :HHHHHH假设:222(,)YN 总体2:212,nY YY样本2:参数估计假设检验参数估计假设检验
17、 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25% 定义甲机床对应的样本观测值向量定义甲机床对应的样本观测值向量 x = 20.1, 20.0, 19.3, 20.6, 20.2, 19.9, 20.0, 19.9, 19.1, 19.9;% 定义乙机床对应的样本观测值向量定义乙机床对应的样本观测值向量 y = 18.6, 19.1, 20.0, 20.0, 20.0, 19.7, 19.9, 19.6, 20.2; alpha = 0.05; % 显著性水平为显著性水平为0.05 tail = both; % 尾部类型为双侧尾部类型为双侧% 调用调用vartest
18、2函数作两个正态总体方差的比较检验,函数作两个正态总体方差的比较检验,% 返回变量返回变量h,检验的,检验的p值,方差之比的置信区间值,方差之比的置信区间varci,结构体变量,结构体变量stats h,p,varci,stats = vartest2(x,y,alpha,tail)参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25第三节第三节 分布的拟合与检验分布的拟合与检验参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25一、案例描述一、案例描述现有某两个班的某门课程的考试成
19、绩,如下表现有某两个班的某门课程的考试成绩,如下表试根据以上数据,推断总成绩数据所服从的分布。试根据以上数据,推断总成绩数据所服从的分布。参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25二、描述性统计量二、描述性统计量1. 1. 均值:均值:;11 niiXnX2. 2. 方差:方差:2211()1niiSXXn3. 3. 标准差:标准差:211()1niiSXXn参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-254. 4. 最大值和最小值:最大值和最小值:5. 5. 极差:极
20、差:(1)12min,nXXXX6. 6. p p分位数:分位数:(1)()(1),12nppnpnpXnpmXXnp若不是整数, 若是整数( )12max,nnXXXX( )(1)nRangeXX参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-257. 7. k k阶原点矩:阶原点矩:8. 8. k k阶中心矩:阶中心矩:11,1, 2,nkkiiAXkn9. 9. 偏度:偏度:11() ,2,3,nkkiiBXXkn311.52BB10. 10. 峰度:峰度:42223BB参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学
21、数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25三、统计图三、统计图1. 1. 样本的频数分布与频率分布样本的频数分布与频率分布将样本观测值将样本观测值12,nx xx从小到大排列得:从小到大排列得:,列出样本频率分布表如下,列出样本频率分布表如下(1)(2)( ) lxxx观测值观测值x(1)x(2)x(l)总计总计频数频数n1n2nln频率频率111nfn22nfnllnfn参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25(1) (1) 称函数称函数(1)( )(1)1( )0( )1,2,11inkiiklxxF xfxxxilx
22、x为样本分布函数(或为样本分布函数(或经验分布函数经验分布函数)。它满足分)。它满足分布函数所具有的性质。布函数所具有的性质。2. 2. 样本经验分布函数图样本经验分布函数图参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25(2) 格里汶科定理格里汶科定理设总体设总体X 的的分布函数为分布函数为F(x),样本,样本limsup |( )( )| 01nnxPF xF x 此定理表明:当样本容量此定理表明:当样本容量n n相当大时,经验分布函相当大时,经验分布函数是总体分布函数的一个良好的近似。数是总体分布函数的一个良好的近似。12,nX
23、XX的经验的经验分布函数为分布函数为Fn(x),则有,则有参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-25(1)(1)找出样本观测值的最小值找出样本观测值的最小值x(1)和最大值和最大值x(l) ;011kkattttb(2)(2)取取ax(1)和和bx(l) ,将区间,将区间a,b分成分成k个子区间;个子区间;01121 , ,( , ,(,kkt tt ttt(3)(3)计算样本观测值落入各子区间内的频数计算样本观测值落入各子区间内的频数ni 和频和频 率率 ;iinfn(4)(4)在在x 轴上以各子区间为底边,以轴上以各子区间为
24、底边,以ni(或(或 ) 为高作小矩形即得频数(或频率)直方图。为高作小矩形即得频数(或频率)直方图。1iiiftt3. 3. 频数与频率直方图频数与频率直方图参数估计假设检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-254. 4. 箱线图箱线图 设设 为总体为总体X 的一个样本,样本观测值的一个样本,样本观测值12,nXXX则可得出如下箱线图。则可得出如下箱线图。为:为:(1)(2)( )nxxx11Column NumberValues(1)x(0.25)m(0.5)m(0.75)m( )nxMatlab命令命令boxplot(x)参数估计假设
25、检验参数估计假设检验 谢中华谢中华, 天津科技大学数学系天津科技大学数学系. 2022-4-255. 5. 正态概率图正态概率图 正态概率图用于正态分布的检验,实际上就是正态概率图用于正态分布的检验,实际上就是纵坐标经过变换后的正态分布的分布函数图,正常纵坐标经过变换后的正态分布的分布函数图,正常情况下,正态分布的分布函数曲线是一条情况下,正态分布的分布函数曲线是一条S S形曲线,形曲线,而在正态概率图上描绘的则是一条直线。而在正态概率图上描绘的则是一条直线。 如果采用手工绘制正态概率图的话,可以在正如果采用手工绘制正态概率图的话,可以在正态概率纸上描绘,正态概率纸上有根据正态分布构态概率纸上
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