🗊Презентация Проверка статистических гипотез

ПРОВЕРКА СТАТИСТИЧЕСКИХ ГИПОТЕЗ

Определение статистической гипотезы Статистической гипотезой называется всякое высказывание о генеральной совокупности (случайной величине), проверяемое по выборке (то есть по результатам наблюдений).

Сущность метода Множество всех значений критерия разбивают на два непересекающихся подмножества: одно из них содержит значения критерия, при которых нулевая гипотеза отвергается; другое – при которых она принимается. Критической областью называется совокупность значений критерия, при которых нулевую гипотезу отвергают. Областью принятия гипотезы (областью допустимых значений) называется совокупность значений критерия, при которых нулевую гипотезу принимают. Обозначим критическую область . Если вычисленное по выборке значение критерия попадает в критическую область , то гипотеза отвергается и принимается гипотеза . В этом случае можно совершить ошибку первого рода, вероятность которой равна . Иначе, вероятность того, что критерий примет значение из критической области , должна быть равна заданному значению , то есть .

Три случая расположения ω Они определяются видом нулевой и альтернативной гипотез и законом распределения критерия: Правосторонняя критическая область Левосторонняя критическая область Двусторонняя критическая область Правосторонняя критическая область состоит из интервала где определяется из условия и называется правосторонней точкой, отвечающей уровню значимости. Левосторонняя критическая область состоит из интервала , где определяется из условия и называется левосторонней точкой, отвечающей уровню значимости . Двусторонняя критическая область (рис.4 в) состоит из следующих двух интервалов: и где точки и определяются из условий и . .

Правосторонняя, левосторонняя, двусторонняя критические области

Алгоритм проверки нулевой гипотезы Располагая выборкой, формулируют нулевую гипотезу и альтернативную гипотезу . Выбирают критерий проверки гипотезы , зависящий от выборочных данных и условий рассматриваемой задачи. Наиболее часто используют случайные величины, имеющие следующие законы распределения: нормальный, Стъюдента, Фишера-Снедекора, хи-квадрат. Задают уровень значимости выбранного критерия и определяют соответствующую ему критическую область. Для определения критической области достаточно найти критическую точку - ее границу. Для каждого критерия имеются таблицы, по которым находят критическую точку.

Алгоритм проверки нулевой гипотезы (продолжение) 3.Вычисляют значение критерия по результатам произведенных измерений и сравнивают с критической точкой. 4. Нулевую гипотезу отвергают, если вычисленное значение критерия попадает в критическую область, или считают справедливой, если оно окажется внутри области допустимых значений.

Проверка гипотез о законе распределения Во многих случаях закон распределения изучаемой случайной величины Х неизвестен, но есть основания предположить, что он имеет вполне определенный вид: нормальный, экспоненциальный или какой-либо другой. Пусть выдвинута гипотеза о каком-либо законе распределения. Для проверки этой гипотезы требуется по выборке сделать заключение, согласуются ли результаты наблюдений с высказанным предположением.

Проверка гипотез о законе распределения (продолжение) Статистический критерий проверки гипотезы о предполагаемом законе неизвестного распределения называется критерием согласия. Он используется для проверки согласия предполагаемого вида распределения с опытными данными на основании выборки. Существуют различные критерии согласия: Пирсона, Колмогорова, Фишера и другие. Наиболее часто применяется критерий Пирсона.

Проверка гипотезы о нормальном распределении генеральной совокупности по критерию Пирсона Пусть выборка из генеральной совокупности задана в виде статистического интервального ряда ряда: где - интервальные частоты, - объем выборки, -число интервалов , - длина интервала, - середина интервала.  

Правило проверки 1)Вычисляем и . 2) Находим теоретические частоты . Их можно вычислить двумя способами.

Два способа нахождения частот. Первый способ

Второй способ Где - объем выборки, , - вероятность попадания в - й интервал, - значение функции Лапласа (Приложение 2). Полагают , . Для вычисления составляем табл. 10. Таблица 10.

Правило проверки(продолжение) 3. Сравниваем эмпирические ( ) и теоретические ( ) частоты с помощью критерия Пирсона. Для этого: 1) составляем расчетную табл.11 , по которой находим - наблюдаемое значение критерия

Правило проверки (продолжение) 2) Находим число степеней свободы :   где - число интервалов; - число параметров предполагаемого распределения,   Для нормального распределения , так как (нормальный закон распределения характеризуется двумя параметрами и ). 4. . В таблице критических точек (квантилей) распределения (Приложение 3) по заданному уровню значимости и числу степеней свободы находим правосторонней критической области. Если - нет оснований отвергнуть гипотезу о нормальном распределении генеральной совокупности. Если - гипотезу отвергаем.

Замечание 1) Объем выборки должен быть достаточно велик 2) Малочисленные частоты следует объединить. В этом случае и соответствующие им теоретические частоты также надо сложить.   Если производилось объединение частот, то при определении числа степеней свободы по формуле следует в качестве принять число интервалов, оставшихся после объединения частот.

Пример. Пусть из генеральной совокупности задана выборка объемом 50 . Требуется проверить гипотезу о нормальном распределении генеральной совокупности по данной выборке.  1. Из рассмотренных выше примеров известно: m - интервальный ряд ( таблица 12) Таблица 12

Пример

Пример 3) Сравним эмпирические ( ) и теоретические ( ) частоты. Для этого составляем расчетную табл.14 по форме табл.11

Пример 4) Зададим . Вычислим число степеней свободы и найдем (Приложение 3). Получим . Следовательно, нет оснований отвергать гипотезу о нормальном распределении генеральной совокупности . Другими словами различие между эмпирическими ( ) и теоретическими ( ) частотами незначительное (случайное), которое можно объяснить малым объемом выборки.  Построим нормальную кривую. Для этого составим табл.15. Таблица15