Математическая статистика с примерами в Excel. Воскобойников Ю.Е - 53 стр.

UptoLike

107
σ
2
неизвестно. Выборочная оценка
22
1
()/(1)
n
i в
i
SXXn
=
=−
дает
приближенное представление о
σ
2
. Используя эту оценку, прове-
рим гипотезу
22
00
:H
σ
σ
= , (5.25)
где
2
0
σ
заранее заданное число. В качестве критерия возьмем
случайную величину
2
0
2
)1(
σ
Sn
K
=
. (5.26)
При выполнении гипотезы (5.25) эта величина подчиняется
χ
2
-рас-
пределению с числом степеней свободы
1
=
nk , т.е.
2
1
2
0
2
)1(
=
=
n
Sn
K
χ
σ
. (5.27)
Зададимся уровнем значимости
α
и перейдем к построению кри-
тических областей для проверки гипотезы H
0
(5.25) при следую-
щих двух альтернативных гипотезах H
1
.
Случай 1
В качестве альтернативной гипотезы примем
2
0
2
1
:
σσ
>H . (5.28)
Критическая область является правосторонней и определяется ин-
тервалом
),(
,
+
α
пр
x
, где критическая точка
α
,пр
x
находится из
условия (5.6), которое с учетом (5.27) можно записать в виде
αχ
α
=>
)(
,
2
1 прn
xP .
В табл. П3 приведены квантили
),(
2
k
γχ
, определяемые соотно-
шением
108
(
)
22
(,) 1
k
Pk
χ
χγ γ α
<
==.
Следовательно, искомая критическая точка
α
,пр
x находится как
)1,1(
2
,
= nx
пр
αχ
α
.
Подставив в (5.26) конкретные значения
2
0
2
,
σ
S , находим
наб
K .
Если
α
,прнаб
xK >
, то гипотеза H
0
(5.25) отвергается и принимает-
ся гипотеза H
1
(5.28).
Случай 2
В качестве альтернативной гипотезы примем
2
0
2
1
:
σσ
H . (5.29)
В этом случае критическая область состоит из двух интервалов
),0(
2/,
α
лев
x
и
),(
2/,
+
α
пр
x
, где критические точки
2/,
α
лев
x
,
2/,
α
пр
x определяются из условий (5.8), которые с учетом (5.27)
можно записать в виде
2/)(
2/,
2
1
αχ
α
=<
левn
xP ; 2/)(
2/,
2
1
αχ
α
=>
прn
xP .
Обращаясь к табл. П3, находим
)1,2/(
2
2/,
= nx
лев
αχ
α
; )1,2/1(
2
2/,
= nx
пр
αχ
α
.
Если значение
наб
K , вычисленное по формуле (5.26), попадает в
один из интервалов
),0(
2/,
α
лев
x
или
),(
2/,
α
пр
x
, то гипотеза H
0
отвергается и принимается гипотеза H
1
(5.29). В противном случае
нет оснований отвергнуть гипотезу H
0
(5.25).
Пример 5.3.
Точность работы станка-автомата проверяется
по дисперсии контролируемого размера изделия. По выборке из 25
деталей вычислена
25.0
2
=s . При уровне значимости 05.0=
α
проверить гипотезу
2
0
:0.15H
σ
= .
                                                                                                      P ( χ k2 < χ 2 (γ , k ) ) = γ = 1 − α .
                                                       n
σ2 неизвестно. Выборочная оценка S 2 = ∑ ( X i − X в ) 2 /(n − 1) дает
                                                      i =1

приближенное представление о σ2. Используя эту оценку, прове-            Следовательно, искомая критическая точка xпр ,α находится как
рим гипотезу
                                                                                                     xпр,α = χ 2 (1 − α , n − 1) .
                     H 0 : σ 2 = σ 02 ,                         (5.25)
                                                                         Подставив в (5.26) конкретные значения S 2 , σ 02 , находим K наб .
где σ 02– заранее заданное число. В качестве критерия возьмем
                                                                         Если K наб > xпр ,α , то гипотеза H0 (5.25) отвергается и принимает-
случайную величину
                                                                         ся гипотеза H1 (5.28).
                                          2
                            ( n − 1) S                                        Случай 2
                     K=                       .                 (5.26)
                                σ 02                                          В качестве альтернативной гипотезы примем

При выполнении гипотезы (5.25) эта величина подчиняется χ2-рас-                                               H1 : σ 2 ≠ σ 02 .                              (5.29)
пределению с числом степеней свободы k = n − 1 , т.е.
                                                                         В этом случае критическая область состоит из двух интервалов
                            ( n − 1) S 2                                 (0, x лев ,α / 2 ) и ( xпр ,α / 2 ,+∞ ) , где критические точки x лев ,α / 2 ,
                     K=                       = χ n2−1 .        (5.27)
                                σ 02                                     xпр,α / 2 определяются из условий (5.8), которые с учетом (5.27)
Зададимся уровнем значимости α и перейдем к построению кри-              можно записать в виде
тических областей для проверки гипотезы H0 (5.25) при следую-
                                                                                     P( χ n2−1 < x лев ,α / 2 ) = α / 2 ; P ( χ n2−1 > x пр ,α / 2 ) = α / 2 .
щих двух альтернативных гипотезах H1.
    Случай 1                                                             Обращаясь к табл. П3, находим
    В качестве альтернативной гипотезы примем
                                                                                 x лев ,α / 2 = χ 2 (α / 2, n − 1) ; xпр ,α / 2 = χ 2 (1 − α / 2, n − 1) .
                                H1 : σ 2 > σ 02 .               (5.28)   Если значение K наб , вычисленное по формуле (5.26), попадает в
Критическая область является правосторонней и определяется ин-           один из интервалов (0, x лев ,α / 2 ) или ( x пр ,α / 2 , ∞) , то гипотеза H0
тервалом ( x пр ,α ,+∞) , где критическая точка xпр ,α находится из      отвергается и принимается гипотеза H1 (5.29). В противном случае
условия (5.6), которое с учетом (5.27) можно записать в виде             нет оснований отвергнуть гипотезу H0 (5.25).

                            P ( χ n2−1 > xпр,α ) = α .                       ♦ Пример 5.3. Точность работы станка-автомата проверяется
                                                                         по дисперсии контролируемого размера изделия. По выборке из 25
В табл. П3 приведены квантили χ 2 (γ , k ) , определяемые соотно-        деталей вычислена s 2 = 0.25 . При уровне значимости α = 0.05
шением                                                                   проверить гипотезу H 0 : σ 2 = 0.15 .


                                       107                                                                         108