background image

Wnioskowanie statystyczne

Polega na uogólnianiu wyników otrzymanych na podstawie próby 

losowej   na   całą   populację   generalną,   z   której   próba   została 

pobrana.

Wnioskowanie statystyczne dzieli się na:

1.

Estymację  –   szacowanie   wartości   parametrów   lub   postaci 

rozkładu   zmiennej   na   podstawie   próby   –   na   podstawie 

wyników próby formułujemy wnioski dla całej populacji

2.

Weryfikację   hipotez   statystycznych  –   sprawdzanie 

określonych   założeń   sformułowanych   dla   parametrów 

populacji   generalnej   na   podstawie   wyników   z   próby   – 

najpierw   wysuwamy   założenie,   które   weryfikujemy   na 

podstawie wyników próby

background image

Estymacja przedziałowa

Estymator – wielkość (charakterystyka, miara), obliczona na podstawie próby, 

służąca do oceny wartości nieznanych parametrów populacji generalnej.

Dobór   właściwej   statystyki,   będącej   najlepszym   estymatorem   parametru   w 

populacji   generalnej   na   podstawie  właściwości   estymatorów  (nieobciążony, 

zgodny, efektywny, dostateczny).

Estymacja   przedziałowa  –   polega   na   budowie   przedziału   zwanego 

przedziałem   ufności,   który   z   określonym   prawdopodobieństwem   będzie 

zawierał nieznaną wartość szacowanego parametru 

α

=

<

<

1

)}

(

)

(

{

2

1

n

n

Z

g

Q

Z

g

P

gdzie:

Q – nieznany parametr populacji generalnej

)

(

1

n

Z

g

)

(

2

n

Z

g

 - końce przedziałów (dolna i górna granica przedziału), 

będące funkcją wylosowanej próby 

1–α   współczynnik   ufności  –   oznacza   prawdopodobieństwo   tego,   że 

wyznaczając   na   podstawie   n-elementowych   prób   wartość   funkcji  

)

(

1

n

Z

g

  i 

)

(

2

n

Z

g

 średnio w (1-α)·100% przypadków otrzymamy przedziały pokrywające 

nieznaną   wartość   parametru   Q   –  z   prawdopodobieństwem   (1-   α)   przedział 

ufności pokrywa nieznaną wartość szacowanego parametru.

Im krótszy przedział (różnica między górną i dolną granicą przedziału), 

tym bardziej precyzyjna jest estymacja przedziałowa.

Im wyższa jest wartość współczynnika ufności, 

tym większa jest długość przedziału.

1. Przedział ufności dla wartości oczekiwanej (średniej) ze znanym 

odchyleniem standardowym.

background image

Estymatorem wartości oczekiwanej (średniej) jest średnia arytmetyczna z próby 

X

, która ma rozkład 

)

,

(

n

m

N

σ

. Po standaryzacji zmiennej 

X

 statystyka 

n

U

m

X

=

σ

ma rozkład normalny 

)

1

,

0

(

N

Przedział ufności dla wartości oczekiwanej (średniej) ma postać:

α

σ

α

σ

α

=

+

<

<

1

}

{

2

/

2

/

n

n

u

X

m

u

X

P

gdzie:

2

/

α

u

 - wartość odczytana z tablic rozkładu normalnego dla danego poziomu 

istotności α/2

σ

 - odchylenie standardowe w populacji generalnej

Względną precyzję oszacowania oceniamy następująco:

%

1 00

)

(

2

/

=

n

X

u

X

B

σ

α

Jeżeli:

%

5

)

(

X

B

 - oszacowanie charakteryzuje się dużą precyzją

%

10

)

(

%

5

X

B

 - uogólnienia wyników na populację generalną należy 

dokonywać ostrożnie

%

10

)

(

>

X

B

 - nie należy dokonywać żadnych uogólnień na populację 

generalną

2. Przedział ufności dla wartości oczekiwanej (średniej) z nieznanym 

odchyleniem standardowym

Wykorzystujemy statystykę t o rozkładzie Studenta o n–1 stopniach swobody:

1

=

n

t

S

m

X

spełniona jest następująca zależność:

background image

α

α

α

=

<

<

1

}

{

1

,

2

/

1

,

2

/

n

n

t

t

t

P

Przedział ufności dla wartości oczekiwanej (średniej) ma postać (n < 30):

α

α

α

=

+

<

<

1

}

{

1

1

,

2

/

1

1

,

2

/

n

S

n

n

S

n

t

X

m

t

X

P

gdzie:

=

=

n

i

i

n

x

x

S

1

2

1

)

(

 - odchylenie standardowe z próby

1

,

2

/

n

t

α

 - wartość odczytana z tablic rozkładu Studenta dla poziomu istotności α 

oraz n–1 stopni swobody

Względną precyzję oszacowania oceniamy następująco:

%

100

)

(

1

1

,

2

/

=

n

X

S

t

n

X

B

α

Gdy n > 30 wartość 

1

,

2

/

n

t

α

, odczytaną z tablic rozkładu Studenta możemy 

zastąpić wartością 

2

/

α

u

, odczytaną z tablic rozkładu normalnego oraz 

S

σ

Przedział ufności dla wartości oczekiwanej (średniej) ma postać (n >30):

α

α

α

=

+

<

<

1

}

{

2

/

2

/

n

S

n

S

u

X

m

u

X

P

3. Przedział ufności dla wariancji i odchylenia standardowego

Najlepszym estymatorem wariancji w populacji 

2

σ

 jest wariancja z próby 

2

S

Do budowy przedziału stosujemy statystykę 

2

χ

 o n–1 stopniach swobody:

2

2

2

σ

χ

S

n

=

 

Dla danego współczynnika ufności 1–α istnieją wartości 

2

1

,

2

n

α

χ

2

1

1

2

n

α

χ

spełniające zależność:

{

}

α

χ

χ

χ

α

α

=

<

<

1

2

1

,

2

2

1

,

1

2

2

n

n

P

background image

Przedział ufności dla wariancji ma postaci (n 

 

 

   30):

 

 

α

σ

α

α

χ

χ

=

<

<

1

2

1

,

2

1

2

2

1

,

2

2

2

n

n

S

n

S

n

P

Przedział ufności dla odchylenia standardowego ma postać (n 

 

 

   30):

 

 

α

σ

α

α

χ

χ

=

<

<

1

2

1

,

2

1

2

2

1

,

2

2

n

n

S

n

S

n

P

gdzie:

2

1

,

2

n

α

χ

2

1

1

2

n

α

χ

 - wartości odczytane z rozkładu 

2

χ

 dla n–1 stopni swobody

Przedział ufności dla odchylenia standardowego (n > 30):

α

σ

α

α

=





<

<

+

1

2

2

/

2

2

/

1

1

n

u

n

u

S

S

P

gdzie:

2

/

α

u

 - wartość odczytana z tablic rozkładu normalnego dla poziomu istotności α 

Względną precyzję oszacowania 

σ

 dla licznej próby (n >30) wyznaczamy:

%

100

)

(

2

=

n

u

S

B

α


Document Outline