概率论与数理统计 (2)精选PPT.ppt
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1、休息休息结束结束第1页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束8.1 8.1 假设检验假设检验根据样本的信息检验关于总体的某个假设是否正确。参数假设检验非参数假设检验第2页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束让我们先看一个例子:让我们先看一个例子:参数假设检验参数假设检验 罐装可乐的容量按标准为355毫升。生产流水线上罐装可乐不断地封装,然后装箱外运。怎么知道这批罐装可乐的容量是否合格呢?第3页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束通常的办法是进行抽样检查:通常的办法是进行抽样检查:如每隔如每隔1小时,抽查小时,抽查5罐,得到一个容量罐,得到一个容量为为5的子样的子样(
2、x1,x5)。每隔一定时间,抽查若干罐每隔一定时间,抽查若干罐。如何根据这些值来判断生产是否正如何根据这些值来判断生产是否正常?常?第4页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束 在正常生产条件下,由于种种随机因素的影响,每罐可乐的容量应在355毫升上下波动。这些因素中没有哪一个占有特殊重要的地位。因此,根据中心极限定理,假定每罐容量服从正态分布是合理的。第5页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束要检验的假设:要检验的假设:H0:(=355)对立假设:对立假设:H1:称称 H0为为原假设(零假设);原假设(零假设);称称 H1为为备择假设(对立假设)。备择假设(对立假设)。在实
3、际工作中,往往在实际工作中,往往把不轻易否定的命题作把不轻易否定的命题作为原假设。为原假设。第6页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束如何判断原假设如何判断原假设 H0 是否成立?是否成立?对差异作定量的分析,以确定其性质:对差异作定量的分析,以确定其性质:1.差异可能是由抽样的随机性引起的,称为差异可能是由抽样的随机性引起的,称为“抽样误差抽样误差”或或 随机误差随机误差第7页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束合理的界限在何处?合理的界限在何处?应由什么原则来确定?应由什么原则来确定?必须认为这个差异反映了事物的本质必须认为这个差异反映了事物的本质差别,即反映了生产已不
4、正常。差别,即反映了生产已不正常。这种差异称作这种差异称作“系统误差系统误差”2.第8页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束带概率性质的反证法小概率事件在一次试验中基本上不会发生。方法:方法:原则:原则:第9页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束例例这里有两个盒子,各装有这里有两个盒子,各装有100个球。个球。另一盒中的白球和红球数另一盒中的白球和红球数99个白球个白球一个红球一个红球99个个一盒中的白球和红球数一盒中的白球和红球数99个红球个红球一个白球一个白球99个个第10页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束现从两盒中随机取出一个盒子,问这个现从两盒中随机取
5、出一个盒子,问这个盒子里是白球盒子里是白球99个还是红球个还是红球99个?个?假设:假设:这个盒子里有这个盒子里有99个白球。个白球。从中随机摸出一个:从中随机摸出一个:p=1/100 是小概率事件是小概率事件小概率事件在一次试验中基本上不会发生。小概率事件在一次试验中基本上不会发生。第11页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束我们有很大的把握说:我们有很大的把握说:原假设:原假设:“这个盒子里有这个盒子里有99个白球。个白球。”不成立不成立第12页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束 一般的反证法要求在原假设成立的条件下导一般的反证法要求在原假设成立的条件下导出的结论是绝
6、对成立的,如果事实与之矛盾,则出的结论是绝对成立的,如果事实与之矛盾,则完全绝对地否定原假设。完全绝对地否定原假设。概率反证法的逻辑是:如果小概率事件在概率反证法的逻辑是:如果小概率事件在一次试验中居然发生,我们就以一次试验中居然发生,我们就以很大的把握很大的把握否否定原假设。定原假设。第13页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束“小概率小概率”该多小?该多小?在假设检验中,我们称这个小概率为在假设检验中,我们称这个小概率为显显著性水平著性水平,用,用 表示。表示。的选择要根据实际情况而定。的选择要根据实际情况而定。常取常取第14页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束 现在
7、回到我们前面罐装可乐的例中:H0:(=355)H1:第15页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束对给定的显著性水平对给定的显著性水平 ,可以在,可以在N(0,1)表表中查到分位点的值中查到分位点的值 ,使,使0第16页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束也就是说也就是说,“”是一个小概率事件。是一个小概率事件。W:为为拒绝域拒绝域如果由样本值算得该统计量的实测值落入区如果由样本值算得该统计量的实测值落入区域域W,则拒绝,则拒绝H0;否则,不能拒绝;否则,不能拒绝H0。第17页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束这里所这里所依据的逻辑依据的逻辑是:是:如果如果H0
8、是对的,那么衡量差异大小的某个是对的,那么衡量差异大小的某个统计量落入区域统计量落入区域 W(拒绝域拒绝域)是个小概率事件。是个小概率事件。如果该统计量的实测值落入如果该统计量的实测值落入W,也就是说,也就是说,H0 成立下的小概率事件发生了,那么就认为成立下的小概率事件发生了,那么就认为H0不可信而否定它。不可信而否定它。否则我们就否则我们就不能否定不能否定H0(只(只好接受它)。好接受它)。第18页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束 不否定不否定 H0并不是肯定并不是肯定 H0 一定对,而只是一定对,而只是说说差异还不够差异还不够显著显著,还没有达到足以否定,还没有达到足以否定
9、 H0 的程度。的程度。所以,假设检验又叫所以,假设检验又叫“显著性检验显著性检验”。第19页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束如果在如果在 很小的情况下很小的情况下 H0 仍被拒绝了,仍被拒绝了,则说明实际情况很可能与之有显著差异。则说明实际情况很可能与之有显著差异。基于这个理由,人们常把基于这个理由,人们常把 时时拒绝拒绝H0称为是称为是显著显著的,而把在的,而把在 时时拒绝拒绝H0称为是称为是高度显著高度显著的。的。第20页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束假设检验的一般步骤:假设检验的一般步骤:1.提出原假设和备择假设;提出原假设和备择假设;2.取一检验统计量,
10、在取一检验统计量,在H0成立下成立下求出它的分求出它的分布;布;3.对给定的显著性水平对给定的显著性水平,查表确定临界值,查表确定临界值,从而从而得否定域得否定域;4.将样本值代入算出统计量的实测值将样本值代入算出统计量的实测值,并以此作并以此作出结论。出结论。第21页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束 例例1 某工厂生产的一种螺钉,标准要求某工厂生产的一种螺钉,标准要求长度是长度是32.5毫米毫米.实际生产的产品,其长度实际生产的产品,其长度X假定服从正态分布假定服从正态分布 未知,现未知,现从该厂生产的一批产品中抽取从该厂生产的一批产品中抽取6件件,得尺寸得尺寸数据如下数据如下
11、:32.56,29.66,31.64,30.00,31.87,31.03问这批产品是否问这批产品是否合格合格?统计统计第22页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束解:解:已知已知 X未知。未知。1.2.3.得拒绝域:得拒绝域:W:|t|4.0322对给定的显著性水平对给定的显著性水平 =0.01,查表,查表计算计算第23页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束4.2.33故拒绝原假设故拒绝原假设 H0,认为:,认为:新生产织物比过去的织物强力有显著提高。新生产织物比过去的织物强力有显著提高。=2.33计算计算第31页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束单边单边检验:
12、双边双边检验:右边右边检验:左边左边检验:第32页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束8.2 正态总体均值的假设检验正态总体均值的假设检验(一)单个正态总体均值的检验(一)单个正态总体均值的检验双边双边检验:检验统计量:检验统计量:拒绝域为:拒绝域为:1.第33页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束右边右边检验:拒绝域为:拒绝域为:左边左边检验:拒绝域为:拒绝域为:第34页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束2.检验统计量:检验统计量:双边双边检验:拒绝域为:拒绝域为:第35页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束右边右边检验:拒绝域为:拒绝域为:左边左边
13、检验:拒绝域为:拒绝域为:第36页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束例例3 某种元件的寿命X(以小时计)服从正态分布N(,2),2均未知。现测得16只元件的寿命如下:159 280 101 212 224 379 179 264 222 362 168 250 149 260 485 170 问是否有理由认为元件的平均寿命大于大于225(小时)?统计统计第37页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束解:按题意需检验:H0:0=225 H1:225检验统计量:检验统计量:拒绝域为拒绝域为现在现在 n=16 取取 =0.05=1.7531 1.7531计算计算第38页,讲稿共1
14、04张,创作于星期二休息休息结束结束没有落在拒绝域中,故接受H0,即认为元件的平均寿命不大于225小时。第39页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束(二)两个正态总体均值差的检验(二)两个正态总体均值差的检验1.检验统计量?第40页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束检验统计量:检验统计量:第41页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束双边双边检验:右边右边检验:拒绝域为:拒绝域为:左边左边检验:拒绝域为:拒绝域为:拒绝域为:拒绝域为:第42页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束2.第43页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束检验统计量:检验统计
15、量:第44页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束双边双边检验:右边右边检验:拒绝域为:拒绝域为:左边左边检验:拒绝域为:拒绝域为:拒绝域为:拒绝域为:第45页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束例例4 在平炉上进行一项试验以确定改变操作方法的建议是否会增加钢的得率,试验是在同一只平炉上进行的。每炼一炉钢时除操作方法外,其它条件都尽可能做到相同。先用标准方法炼一炉,然后用建议的新方法炼一炉,以后交替进行,各炼了10 炉,其得率分别为 (1)标准方法)标准方法 78.1 72.4 76.2 74.3 77.4 78.4 76.0 75.5 76.7 77.3 (2)新方法)新方
16、法 79.1 81.0 77.3 79.1 80.0 79.1 79.1 77.3 80.2 82.1 设这两个样本相互独立,且分别来自正态总体N(1,2)和 N(2,2),1,2,2均未知。问建议的新操作方法能否提高得率?(取=0.05.)返回返回第46页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束计算计算解:需要检验假设检验统计量:检验统计量:分别求出标准方法和新方法下的样本均值和样本方差:拒绝域为:拒绝域为:第47页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束又样本观察值 t=-4.295 -1.7341,落入拒绝域,所以拒绝H0,即认为建议的新操作方法较原来的方法为优。第48页,讲
17、稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束8.3 正态总体方差的假设检验正态总体方差的假设检验(一)单个正态总体方差的检验(一)单个正态总体方差的检验检验统计量:检验统计量:第49页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束双边双边检验:拒绝域为:右边右边检验:拒绝域为:左边左边检验:拒绝域为:第50页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束例例5 某厂生产的某种型号的电池,其寿命(以小时计)长期以来服从方差 2 2=5000的正态分布,现有一批这种电池,从它的生产情况来看,寿命的波动性有所改变。现随机取26只电池,测出其寿命的样本方差s2=9200。问根据这一数据能否推断这批电池的
18、寿命的波动性较以往的有显著变化(取=0.02)?解:本题要求在水平=0.02下检验假设第51页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束拒绝域为:拒绝域为:检验统计量:检验统计量:=46=44.314=11.524拒绝H0,认为这批电池寿命的波动性较以往的有显著的变化。计算计算第52页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束(二)两个正态总体方差比的检验(二)两个正态总体方差比的检验第53页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束检验统计量:检验统计量:双边双边检验:拒绝域为:拒绝域为:右边右边检验:拒绝域为:拒绝域为:右边右边检验:拒绝域为:拒绝域为:第54页,讲稿共104张
19、,创作于星期二休息休息结束结束解:此处 n1=n2=10,=0.01,例例6 试对例4中的数据检验假设:H0:12=22,H1:12 22(取=0.01)=6.54检验统计量:检验统计量:拒绝域为:例例 4 4计算计算第55页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束现在 s12=3.325 s22=2.225 故接受H0,认为两总体方差相等。F=s1 12/s22=1.49,即有0.153 F 6.54第56页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束有人推测,矮个子的人比高个子的人长寿这个结论对吗?我们来做一个检验。第57页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束George
20、 Washington 1st President Stature:62”(188cm)Born:February 22,1732Died:December 14,1799(67)美国历届总统资料第58页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束 John Adams 2nd PresidentStature:56”(168cm)Born:October 30,1735Died:July 4,1826(90)美国历届总统资料第59页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束Thomas Jefferson 3nd PresidentStature:62.5”(189cm)Born:Ap
21、ril 13,1743Died:July 4,1826 (64)美国历届总统资料第60页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束James Madison 4th President Stature:54“(163cm)Born:March 16,1751Died:June 28,1836(85)美国历届总统资料第61页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束美国历届总统资料James Monroe 5th President Stature:6(183cm)Born:April 28th,1758 Died:July 4,1831(73)第62页,讲稿共104张,创作于星期二休息
22、休息结束结束美国历届总统资料John Quincy Adams6th President Stature:57“(171cm)Born:July 11,1767 Died:February 23,1848(80)第63页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束美国历届总统资料Andrew Jackson 7th President Stature:61“(171cm)Born:March 15,1767 Died:June 8,1845(78)第64页,讲稿共104张,创作于星期二休息休息结束结束美国历届总统资料Martin Van Buren 8th President Stature
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