Математическая статистика. Воскобойников Ю.Е - 37 стр.

UptoLike

73 74
Этап 4. Если нулевая и альтернативная гипотезы имеют соот-
ветственно вид (5.15), (5.16), а критерий определяется выражением
(5.12), то критическая область будет двусторонней: ее образуют интер-
валы
),(
2/,
α
лев
x−∞ ),(
2/,
+∞
α
пр
x , где критические точки
2/,
α
пр
x ,
2/,
α
лев
x находятся из условия (5.8), которое, учитывая (5.12), запи-
шется так
2
10
2
10
22
αα
αα
=>=< )x),(N(P;)x),(N(P
/,пр/,лев
. (5.17)
Из рисунка 5.1. в) видно, что
2
)1(
)(
2/,
α
α
=Φ
пр
x . (5.18)
Воспользовавшись табл. П1, находим решение этого уравнения
2/,
α
пр
x . В силу симметричности функции плотности распределения
)1,0(N имеем
2/,2/,
αα
прлев
xx = .
Этап 5. Находим числовое значение
наб
K критерия (5.11). Если
наб
K попадает в интервал ),(
2/,
α
лев
x−∞ или ),(
2/,
+
α
пр
x , то ги-
потеза
0
H (5.15) отвергается и принимаяется альтернативная (5.16). По-
ступая таким образом, можно с вероятностью
α
допустить ошибку
первого рода.
Пример 5.1. По результатам п = 9 замеров установлено, что среднее
время изготовления детали
cx
в
48= . Предполагая, что время изго-
товления подчиняется нормальному распределению с дисперсией
22
9c=
σ
на уровне значимости 05.0=
α
, решить:
а) можно ли принять 50 с в качестве нормативного времени (матема-
тического ожидания) изготовления детали;
б) можно ли принять за норматив 49 с?
Решение:
а) по условию задачи нулевая гипотеза
50:
0
=
aH с. Так как
cx
в
48= , то в качестве альтернативной возьмем гипотезу
ca:H 50
1
<
, т.е. имеем случай 2 (см.(5.13), (5.14)) при ca 50
0
= .
По изложенной схеме получаем
65.1
,
=
α
лев
x . Подставляя в (5.11)
исходные данные
9,3,48
=
=
=
ncx
в
σ
, получаем
2
93
5048
==
наб
K . Так как число –2 попадает в критическую область
)65.1,(
−∞ , то гипотеза 50:
0
=
aH с отвергается и принимается
ca:H 50
1
<
;
б) здесь нулевая гипотеза
49
0
=
a:H
с, альтернативная
ca:H 49
1
<
. Снова имеет место случай 2 при ca 49
0
=
. Так как
1
93
5048
==
наб
K не попадает в критическую область, то гипотеза
49:
0
=
aH с не отвергается и в качестве норматива времени
изготавления детали берем 49 с.
Проверка гипотезы о числовом значении математического
ожидания при неизвестной дисперсии.
В этом случае за основу проверки гипотезы
00
: aaH
=
, (5.19)
где
0
a заранее заданное число, положен критерий
nS
aX
K
в 0
=
, (5.20)
где
в
X ,
S
случайные величины, вычисляемые по формулам (2.9) и
(3.12). Этот критерий при выполнении гипотезы (5.19) имеет
t -
распределение с числом степеней свободы
1
=
nk , т.е.
1
0
=
=
n
в
T
nS
aX
K , (5.21)
где
1n
T случайная величина, подчиняющаяся распределению Стью-
дента (см.(4.10)).
Задаваясь уровнем значимости
α
, построим критическую область
для проверки гипотезы (5.19) при следующих альтернативных гипоте-
зах.
    Э т а п 4 . Если нулевая и альтернативная гипотезы имеют соот-                              H 1 : a < 50 c , т.е. имеем случай 2 (см.(5.13), (5.14)) при a0 = 50 c .
ветственно вид (5.15), (5.16), а критерий определяется выражением
(5.12), то критическая область будет двусторонней: ее образуют интер-                           По изложенной схеме получаем x лев ,α = −1.65 . Подставляя в (5.11)
валы ( −∞, x лев ,α / 2 ) ( xпр ,α / 2 ,+∞ ) , где критические точки xпр ,α / 2 ,               исходные            данные         xв = 48 c, σ = 3, n = 9 ,     получаем
x лев ,α / 2 находятся из условия (5.8), которое, учитывая (5.12), запи-                        K наб =   48 − 50
                                                                                                                    = −2 . Так как число –2 попадает в критическую область
                                                                                                          3 9
шется так
                                                                                                ( −∞,−1.65) , то гипотеза H 0 : a = 50 с отвергается и принимается
                                         α                                       α
      P( N ( 0 ,1 ) < x лев ,α / 2 ) =       ; P( N ( 0 ,1 ) > x пр ,α / 2 ) =       . (5.17)   H1 : a < 50 c ;
                                         2                                       2
                                                                                                   б)     здесь     нулевая         H 0 : a = 49 с, альтернативная
                                                                                                                               гипотеза
Из рисунка 5.1. в) видно, что                                                                   H1 : a < 49 c . Снова имеет место случай 2 при a0 = 49 c . Так как
                                                                                                          48 − 50
                                                 (1 − α )                                       K наб =             = −1 не попадает в критическую область, то гипотеза
                               Φ ( xпр,α / 2 ) =          .                            (5.18)             3 9
                                                    2                                           H 0 : a = 49 с не отвергается и в качестве норматива времени
Воспользовавшись табл. П1, находим решение этого уравнения                                      изготавления детали берем 49 с.
xпр,α / 2 . В силу симметричности функции плотности распределения                                  Проверка гипотезы о числовом значении математического
                                                                                                ожидания при неизвестной дисперсии.
N (0,1) имеем                                                                                      В этом случае за основу проверки гипотезы

                              x лев ,α / 2 = − xпр,α / 2 .                                                                      H 0 : a = a0 ,                      (5.19)

Этап    5 . Находим числовое значение K наб критерия (5.11). Если                               где a0 – заранее заданное число, положен критерий
K наб попадает в интервал ( −∞, x лев ,α / 2 ) или ( xпр ,α / 2 ,+∞) , то ги-                                                      X в − a0
потеза H 0 (5.15) отвергается и принимаяется альтернативная (5.16). По-
                                                                                                                              K=            ,                       (5.20)
                                                                                                                                    S n
ступая таким образом, можно с вероятностью α допустить ошибку
первого рода.                                                                                   где X в , S – случайные величины, вычисляемые по формулам (2.9) и
   Пример 5.1. По результатам п = 9 замеров установлено, что среднее
                                                                                                (3.12). Этот критерий при выполнении гипотезы (5.19) имеет t -
время изготовления детали xв = 48 c . Предполагая, что время изго-                              распределение с числом степеней свободы k = n − 1 , т.е.
товления подчиняется нормальному распределению с дисперсией
                                                                                                                                   X в − a0
σ 2 = 9c 2 на уровне значимости α = 0.05 , решить:                                                                            K=            =T n −1 ,               (5.21)
   а) можно ли принять 50 с в качестве нормативного времени (матема-                                                                S n
тического ожидания) изготовления детали;
    б) можно ли принять за норматив 49 с?                                                       где T n −1 – случайная величина, подчиняющаяся распределению Стью-
   Решение:                                                                                     дента (см.(4.10)).
   а) по условию задачи нулевая гипотеза H 0 : a = 50 с. Так как                                   Задаваясь уровнем значимости α , построим критическую область
xв = 48 c , то в качестве альтернативной возьмем гипотезу                                       для проверки гипотезы (5.19) при следующих альтернативных гипоте-
                                                                                                зах.
                                                73                                                                                        74