第二章-假设检验课件.ppt
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- 第二 假设检验 课件
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1、第二章第二章 假设检验假设检验邹昌文邹昌文假设检验的基本思想假设检验的基本思想 从三个实例看假设检验的基本思想从三个实例看假设检验的基本思想例例1 1:某车间用包装机装葡萄糖,按照标:某车间用包装机装葡萄糖,按照标准,每袋平均净重应为准,每袋平均净重应为0.5kg0.5kg,现抽查,现抽查9 9袋,测得净重(单位:袋,测得净重(单位:kgkg)为)为0.497,0.506,0.516,0.524,0.481,0.511,0.497,0.506,0.516,0.524,0.481,0.511,0.510,0.515,0.5120.510,0.515,0.512可认为净重可认为净重2(,)N 检验
2、假设检验假设0:0.5H Excel2.1例例3 3:已知某班学生的一次考试成绩,问学生的:已知某班学生的一次考试成绩,问学生的考试成绩是否服从正态分布?考试成绩是否服从正态分布?210::H 检验假设检验假设),(:20 N:H检验假设检验假设19.6X 例例2 2:对于某种针织品的强度,在:对于某种针织品的强度,在8080度时,抽取度时,抽取5 5个样品,测得样本均值个样品,测得样本均值 ,样本标准差,样本标准差S Sx x=0.42=0.42;在;在7070度时,抽取度时,抽取6 6个样品,测得样本均个样品,测得样本均值值 ,样本标准差,样本标准差S Sy y=0.30=0.30。设这种
3、针织品。设这种针织品的强度服从正态分布,问在的强度服从正态分布,问在8080度和度和7070度时的平均度时的平均强度是否相同?强度是否相同?20.3Y 假设检验的基本思想假设检验的基本思想 提出假设提出假设 H H0 0 检验假设(根据小概率原理)检验假设(根据小概率原理)假设检验的基本原理假设检验的基本原理问题:设总体问题:设总体 ,其中,其中(X(X1 1,X,X2 2,X,Xn n)是是 的样本的样本检验检验2(,)N 000:H 分析:由分析:由Th1.1Th1.10(0,1)XnN 取统计量取统计量00000XXUnnn 若若H H0 0为真,则为真,则000n 000(0,1)XX
4、UnnN 000n 0若若H H0 0不真,则不真,则U U相对相对N(0,1)N(0,1)会有一个向左或右的偏移会有一个向左或右的偏移0 0 22 12u 12u 对假设检验:对假设检验:H H0 0:=0 0,H,H1 1:0 0因为因为 是是的无偏估计的无偏估计所以,若所以,若H H0 0为真,则为真,则X0X 不能太大不能太大即:即:00|P XK为小概率事件为小概率事件当当H H0 0为真为真0(0,1)XUNn 0XKPnn 12Kun 012012:,:,XIfunXIfun 拒绝拒绝H H0 0接受接受H H0 0为接受域为接受域|210 uUUW为拒绝域为拒绝域|211 uU
5、UW检验的两类错误和显著性水平检验的两类错误和显著性水平一类错误:一类错误:=P=P拒绝拒绝H H0 0|H|H0 0为真为真(拒真)(拒真)二类错误:二类错误:=P=P接受接受H H0 0|H|H0 0为假为假(纳伪)(纳伪)例:设总体例:设总体2(,)XN 0011:,:HH10 其中方差已知其中方差已知(X(X1 1,X,X2 2,.,X.,Xn n)是来自容量为是来自容量为n n的样本,在显的样本,在显著性水平著性水平之下检验假设之下检验假设其中:其中:取统计量:取统计量:0XUn 若若H H1 1为真,则为真,则10()0E Un 0XUKn 010XPun U U有偏大的趋势有偏大
6、的趋势所以拒绝域形式应为:所以拒绝域形式应为:0101:xIfuunxIfuun 则拒绝则拒绝H H0 0则接受则接受H H0 0计算犯两类错误的概率计算犯两类错误的概率011|XPun 010101(,1)XXUNnnnn =P=P接受接受H H0 0|H|H1 1为真为真 H H1 1为真时为真时10111|XPunn 1010111()XPuunnn 10101UUUnn 10UUn 令令检验的检验的p p值值0XUn 统计量统计量设一组样本的观察值为设一组样本的观察值为u u称称0|P UK为检验为检验p p值值若若pp,则在水平,则在水平之下拒绝之下拒绝H H0 0若若pp,则在水平
7、则在水平之下接受之下接受H H0 0其中其中K K为临界值为临界值对对0010:,:HH0|pP UK0|pP UK0010:,:HH对对注意与拒绝域的形式一致注意与拒绝域的形式一致假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤 设立统计假设设立统计假设确定原假设确定原假设H H0 0和备择假设和备择假设H H1 1,从而确定使用双侧检从而确定使用双侧检验还是单侧检验验还是单侧检验 选择检验统计量选择检验统计量要求要求H H0 0为真时,其分布确定并已知为真时,其分布确定并已知 规定检验水平规定检验水平由设立的假设提出拒绝域的形式由设立的假设提出拒绝域的形式 结论结论根据小概率原理对统计假设做出判断根据
8、小概率原理对统计假设做出判断正态总体均值的假设检验正态总体均值的假设检验2 001000100010:,:(1):,:(2):,:(3)HHHHHH0XUn 设总体设总体 ,(X(X1 1,X,X2 2,.X.Xn n)是来自是来自X X的一的一组样本,下讨论组样本,下讨论 已知时关于已知时关于的检验(的检验(U U检验)检验)考虑在显著水平考虑在显著水平a a之下的以下三个假设之下的以下三个假设取检验统计量取检验统计量2(,)XN 考虑(考虑(2 2)H H0 0不真(或不真(或H H1 1为真)时为真)时U U有偏大的趋势有偏大的趋势所以拒绝域的形式为所以拒绝域的形式为0XUKn 00|X
9、PKn 00|XPKnn PP拒绝拒绝H H0 0|H|H0 0为真为真 00n 000|XXPKPKnnn 故只需故只需0|XPKn 1Ku 即可即可,求得求得得拒绝域得拒绝域01Xun 对(对(3 3)有拒绝域)有拒绝域01Xuun 未知时关于未知时关于的检验(的检验(t t检验)检验)2 在水平在水平a a之下检验如下三个假设之下检验如下三个假设001000100010:,:(1):,:(2):,:(3)HHHHHH0XtSn 取检验统计量取检验统计量由由Th1.4Th1.4,当,当H H0 0为真(即为真(即=0 0)时)时0(1)Xtt nSn 先考虑(先考虑(1 1)当当H H0
10、0不真(不真(H H1 1为真)时,为真)时,0XtSn 有偏大的趋势有偏大的趋势拒绝域形式为拒绝域形式为0XtKSn 00|XPKn PP拒绝拒绝H H0 0|H|H0 0为真为真 12(1)Ktn 对单边假设检验(对单边假设检验(2 2)、()、(3 3)同理可得拒绝域为)同理可得拒绝域为01(1)XttnSn 和和01(1)(1)XttntnSn 例例2.22.2:某砖厂生产的砖其抗断强度:某砖厂生产的砖其抗断强度X X服从正态分布,服从正态分布,长期以来,砖的抗断强度的均值为长期以来,砖的抗断强度的均值为3030,今改进了生,今改进了生产工艺,新生产了一批砖,从中随机取出产工艺,新生产
11、了一批砖,从中随机取出1010块作抗块作抗断强度试验,测得其抗断强度为断强度试验,测得其抗断强度为30.8 32.6 29.7 31.6 30.2 31.9 31.0 29.5 31.8 30.8 32.6 29.7 31.6 30.2 31.9 31.0 29.5 31.8 31.431.4试问:这批砖的抗断强度的均值是否较以往生产的试问:这批砖的抗断强度的均值是否较以往生产的砖有显著提高(砖有显著提高(a=0.05)?a=0.05)?解:解:01:30,:30HHExcel2.2两个正态总体均值差的检验(两个正态总体均值差的检验(t t检验)检验)212,01211201211201211
12、2:,:(1):,:(2):,:(3)HHHHHH12()()11wXYtSmn 设设(X(X1 1,X,X2 2,X,Xm m)是总体是总体21(,)XN 的样本,的样本,(Y(Y1 1,Y,Y2 2,Y,Yn n)是总体是总体22(,)YN 的样本,两个样本的样本,两个样本相互独立,总体中的参数相互独立,总体中的参数均未知考虑以下假设均未知考虑以下假设取统计量取统计量其中其中22(1)(1)2xywmSnSSmn 由由Th1.6Th1.612()()(2)11wXYt mnSmn 可得假设(可得假设(1 1)的拒绝域为)的拒绝域为1212()()(2)11wXYttmnSmn 同理可得(同
13、理可得(2 2)和()和(3 3)的拒绝域为)的拒绝域为1(2)ttnm 1(2)(2)ttnmtnm 和和正态总体方差的假设检验正态总体方差的假设检验单个正态总体方差的检验(卡方检验)单个正态总体方差的检验(卡方检验)2(,)XN 设总体设总体 2和和都未知,(都未知,(X X1 1,X,X2 2,X Xn n)是是来自总体来自总体X X的样本,现考虑以下假设检验的样本,现考虑以下假设检验222200102222001022220010:,:(1):,:(2):,:(3)HHHHHH取统计量取统计量2220(1)nS 由由Th1.2Th1.222220(1)(1)nSn 2212122(1)
14、,(1)KnKn 对假设(对假设(1 1)拒绝域形式为)拒绝域形式为22122200(1)(1)nSnSKorK可求得可求得同理可分别求得假设(同理可分别求得假设(2 2)和()和(3 3)的拒绝域为)的拒绝域为22212022220(1)(1)(1)(1)nSnnSn 222200102222001022220010:,:(1):,:(2):,:(3)HHHHHH221122,设设(X(X1 1,X,X2 2,X,Xm m)是总体是总体211(,)XN 的样本,的样本,(Y(Y1 1,Y,Y2 2,Y,Yn n)是总体是总体222(,)YN 相互独立,总体中的参数相互独立,总体中的参数均未知
15、考虑均未知考虑两正态总体方差的检验(两正态总体方差的检验(F F检验)检验)以下假设以下假设222201211222220121122222012112:,:(1):,:(2):,:(3)HHHHHH取统计量取统计量22xySFS 221222(1,1)xySF mnS 2212 由由Th1.8Th1.8对假设(对假设(1 1),若),若H H0 0为真,即为真,即22212222(1,1)xxyySSF mnSS 拒绝域形式为:拒绝域形式为:221222xxyySSKorKSS可求得可求得同理,对假设(同理,对假设(2 2)和()和(3 3)可分别求得拒绝域为:)可分别求得拒绝域为:2122
16、2(1,1)(1,1)xyxySFFmnSSFFmnS 12122(1,1)(1,1)KFmnorKFmn 设有总体设有总体X X,其分布形式不知道,但知道其一、二阶,其分布形式不知道,但知道其一、二阶矩存在,记矩存在,记 。(X(X1,1,X X2 2,.,X.,Xn n)是来自是来自总体总体X X的样本,样本容量的样本,样本容量n(30)n(30)很大,在显著水平很大,在显著水平a a下检下检验以下假设验以下假设非正态总体的参数假设检验非正态总体的参数假设检验2(),()E XD X单个总体均值的检验(大样本,单个总体均值的检验(大样本,U U检验)检验)001000100010:,:(1
17、):,:(2):,:(3)HHHHHH其中其中0 0是已知常数是已知常数由中心极限定理当由中心极限定理当0XUSn 0(0,1)()LXNnSn 所以取统计量所以取统计量上述假设检验问题(上述假设检验问题(1 1)、()、(2 2)、()、(3 3)的近似)的近似拒绝域分别为:拒绝域分别为:近似地服从近似地服从N(0,1)N(0,1)分布分布0011201XXUuUuSSnnXUuuSn 书中例书中例3.2.6-3.2.83.2.6-3.2.80 时时两个总体均值的检验(大样本,两个总体均值的检验(大样本,U U检验)检验)设有总体设有总体X X和和Y Y,其分布形式不知道,但知道其一、,其分
18、布形式不知道,但知道其一、二阶矩存在,记二阶矩存在,记 。(X(X1,1,X X2 2,.,X.,Xn1n1)和和(Y(Y1,1,Y Y2 2,.,Y.,Yn2n2)是来自总体是来自总体X X和和Y Y的独立样本,这两的独立样本,这两组样本的样本均值和样本标准差分别是组样本的样本均值和样本标准差分别是 这这两组样本容量两组样本容量n1n1和和n2n2都很大都很大(30)(30),在显著水平,在显著水平a a下下检验以下假设检验以下假设12(),()E XE Y012112012112012112:,:(1):,:(2):,:(3)HHHHHH22,xyX SY S由中心极限定理由中心极限定理1
19、2122212()()(0,1)(,)LyxXYUNnnSSnn 所以取统计量所以取统计量近似地服从近似地服从N(0,1)N(0,1)分布分布122212()()yxXYUSSnn 上述假设检验问题(上述假设检验问题(1 1)、()、(2 2)、()、(3 3)的近似)的近似拒绝域分别为:拒绝域分别为:1211212212()(),yxXYUuUuUuuSSnn 例:某大城市为了确定城市家庭养猫灭鼠的效果,进行例:某大城市为了确定城市家庭养猫灭鼠的效果,进行调查得:调查得:养猫户:养猫户:n n1 1=119,=119,有老鼠活动的有有老鼠活动的有1515户户无猫户:无猫户:n n2 2=41
20、8,=418,有老鼠活动的有有老鼠活动的有5858户户问:养猫与不养猫对该大城市家庭灭鼠有无显著差异问:养猫与不养猫对该大城市家庭灭鼠有无显著差异(a=0.05)(a=0.05)解:设解:设p p1 1,p,p2 2分别是养猫户和无猫户中有老鼠活动的家庭所分别是养猫户和无猫户中有老鼠活动的家庭所占百分比,可看着占百分比,可看着0-10-1分布即分布即12(1,),(1,)BpBp问题转化为:在显著水平问题转化为:在显著水平a=0.05a=0.05下检验假设下检验假设012112:0;:0HppHpp即即:;:0100HEEHEE非参数假设检验非参数假设检验总体分布函数的假设检验总体分布函数的假
21、设检验独立性假设检验独立性假设检验两总体比较假设检验两总体比较假设检验几个实例几个实例P79P79总体分布函数的假设检验总体分布函数的假设检验HF xF xHF xF x0010:()(),:()()其中其中F F0 0(x)(x)为一个已知分布函数为一个已知分布函数分布拟合分布拟合 检验检验2 112211(,(,(,(,)kkktt tttt 1001()()iiiiipP tXtF tF t在实轴上取在实轴上取k-1k-1个点将实轴分成个点将实轴分成k k个区间个区间设设记记n ni i为为X X1 1,X,X2 2,X Xn n落入第落入第i i个区间的个数,则个区间的个数,则n 时时
22、 与与p pi i很接近很接近作统计量作统计量22211()()kkiiiiiiiinnnpnppnnp inn有定理保证有定理保证22(1)()Lkn 22211()(1)kiiiinnpknp 12,r 拒绝域为:拒绝域为:P82P82例例3.3.4-3.3.53.3.4-3.3.5若若F F0 0(x)(x)中含有未知参数中含有未知参数则用其最大似然估计则用其最大似然估计 12,r代替代替,统计量统计量拒绝域为:拒绝域为:22211()(1)kiiiinnpkrnp Excel3.3.5独立性假设检验独立性假设检验H H0 0:X:X与与Y Y独立,独立,H H1 1:X X与与Y Y不
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