概率统计第七章
- 格式:docx
- 大小:218.93 KB
- 文档页数:7
《概率论与数理统计》第七章假设检验.第七章假设检验学习⽬标知识⽬标:理解假设检验的基本概念⼩概率原理;掌握假设检验的⽅法和步骤。
能⼒⽬标:能够作正态总体均值、⽐例的假设检验和两个正态总体的均值、⽐例之差的假设检验。
参数估计和假设检验是统计推断的两种形式,它们都是利⽤样本对总体进⾏某种推断,然⽽推断的⾓度不同。
参数估计是通过样本统计量来推断总体未知参数的取值范围,以及作出结论的可靠程度,总体参数在估计前是未知的。
⽽在假设检验中,则是预先对总体参数的取值提出⼀个假设,然后利⽤样本数据检验这个假设是否成⽴,如果成⽴,我们就接受这个假设,如果不成⽴就拒绝原假设。
当然由于样本的随机性,这种推断只能具有⼀定的可靠性。
本章介绍假设检验的基本概念,以及假设检验的⼀般步骤,然后重点介绍常⽤的参数检验⽅法。
由于篇幅的限制,⾮参数假设检验在这⾥就不作介绍了。
第⼀节假设检验的⼀般问题关键词:参数假设;检验统计量;接受域与拒绝域;假设检验的两类错误⼀、假设检验的基本概念(⼀)原假设和备择假设为了对假设检验的基本概念有⼀个直观的认识,不妨先看下⾯的例⼦。
例7.1 某⼚⽣产⼀种⽇光灯管,其寿命X 服从正态分布)200 ,(2µN ,从过去的⽣产经验看,灯管的平均寿命为1550=µ⼩时,。
现在采⽤新⼯艺后,在所⽣产的新灯管中抽取25只,测其平均寿命为1650⼩时。
问采⽤新⼯艺后,灯管的寿命是否有显著提⾼?这是⼀个均值的检验问题。
灯管的寿命有没有显著变化呢?这有两种可能:⼀种是没有什么变化。
即新⼯艺对均值没有影响,采⽤新⼯艺后,X 仍然服从)200 ,1550(2N 。
另⼀种情况可能是,新⼯艺的确使均值发⽣了显著性变化。
这样,1650=X 和15500=µ之间的差异就只能认为是采⽤新⼯艺的关系。
究竟是哪种情况与实际情况相符合,这需要作检验。
假如给定显著性⽔平05.0=α。
在上⾯的例⼦中,我们可以把涉及到的两种情况⽤统计假设的形式表⽰出来。
习题七解答1. 设的分布律为,求(1)EX ,(2))1(+-X E ,(3))(2X E ,(4)DX 。
解 由随机变量X所以()1111111(1)01236261243E X =-⨯+⨯+⨯+⨯+⨯= ()11111121210(1)36261243E X -+=⨯+⨯+⨯+⨯+-⨯= ()2111111351014364612424E X =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=22235197()()(())()24372D XE XE X =-=-=另外,也可根据数学期望的性质可得:()()1211133E X E X -+=-+=-+=2.设随机变量X 服从参数为()0>λλ的泊松分布,且已知()()[]232=--X X E ,求λ的值。
解()()[]()()()()()()()()204526526565322222==+-+=+-+=+-=+-=--λλλλX E X E X D X E X E X X E X X EX3. 设X 表示10次独立重复射击命中目标的次数,每次命中目标的概率为0.4,试求2X 的数学期望()2X E 。
解 ()4.0,10~B X所以 ()()4.26.04.010,44.010=⨯⨯==⨯=X D X E 故 ()()()()4.1844.2222=+=+=X E X D X E4. 国际市场每年对我国某种出口商品的需求量X 是一个随机变量,它在[2000,4000](单位:吨)上服从均匀分布。
若每售出一吨,可得外汇3万美元,若销售不出而积压,则每吨需保养费1万美元。
问应组织多少货源,才能使平均收益最大?解 设随机变量Y 表示平均收益(单位:万元),进货量为a 吨Y=()aX a X 33-- a x a x ≥< 则()()()800000014000220001200013200014220004000-+-=+-=⎰⎰a a dxa dx a x Y E aa要使得平均收益()Y E 最大,所以()080000001400022='-+-a a得 3500=a (吨)5. 一台设备由三大部件构成,在设备运转过程中各部件需要调整的概率相应为0.1,0.2,0.3,假设各部件的状态相互独立,以X 表示同时需要调整的部件数,试求X 的数学期望()X E 和方差()X D 。
解 X 的可能取值为0,1,2,3,有()()()()006.03.02.01.03092.03.08.01.03.02.09.07.02.01.02398.03.08.09.07.02.09.07.08.01.01504.07.08.09.00=⨯⨯===⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯===⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯===⨯⨯==X P X P X P X P所以X 的分布律为()()()()46.06.082.082.0006.03092.02398.01504.006.0006.03092.02398.01504.00222222=-==⨯+⨯+⨯+⨯==⨯+⨯+⨯+⨯=X D X E X E 6. 设X 的密度函数为()xe xf -=21,求(1)()X E ;(2)()2X E 。
解 (1)()⎰∞+∞--=⋅=021dx e x X E x(2)()⎰⎰∞+--∞+∞-==⋅=0222221221dx e x dx e x X E x x注:求解(1)时利用被积函数是奇函数的性质,求解(2)时化简为⎰+∞-02dxe x x 可以看成为是服从参数为1的指数分布随机变量的二阶原点矩。
7. 某商店经销商品的利润率的密度函数为⎩⎨⎧-=0)1(2x 其他10,<<x ,求,DX 。
解 (1)()1012(1)3E X x x dx =⋅-=⎰(2)()122012(1)6E X x x dx =⋅-=⎰故222111()()(())()6318D XE X E X =-=-=8.设随机变量X 的密度函数为()=x f x e - 0>x0 0≤x求()X E 、()X E 2、()X e X E 2-+、()X D 。
解()()()01222x E X xe dx E X E X +∞-====⎰()()()()()()()()22230022022141113321XXx xx x E X e E X E e ee dx e dx E Xx e dx D X E X E X +∞+∞-----+∞-+=+=+=+=+====-=⎰⎰⎰9. 设随机变量()Y X ,的联合分布律为X )(x f EX求()X E 、()Y E 、()Y X E 2-、()XY E 3、()X D 、()Y D 、()Y X ,cov 、Y X ,ρ。
解 关于()5.05.015.00=⨯+⨯=X E()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()212121.025.005.0,cov 05.03.05.01.0,cov 3.01.031.0114.0012.0103.0003331.03.025.02221.03.03.03.03.017.003.03.017.0025.05.05.05.05.015.00,22222222-=-==-=⨯-=⋅-==⨯=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯==-=⨯-=-=-=-==⨯+⨯==⨯+⨯==-==⨯+⨯=Y D X D Y X Y E X E XY E Y X XY E XY E Y E X E Y X E Y D Y E Y E X D X E Y X ρ10. 设随机变量X,Y 相互独立,它们的密度函数分别为()=x f X 022x e -0≤>x x()=y f Y44y e -≤>y y 求()Y X D +。
解 ()2~E X ,所以()41212==X D , ()4~E Y ,所以()161412==Y D ,X,Y 相互独立,所以()()()165=+=+Y D X D Y X D 。
11. 设()Y X ,服从在A 上的均匀分布,其中A 为x 轴、y 轴及直线01=++y x 所围成的区域,求(1)()X E ;(2)()Y X E 23+-;(3)()XY E 的值。
解 先画出A()=y x f , ()A y x ∈,0 其他()()⎰+∞∞-==dy y x f x f X ,()x dy x +=⎰--1220101≤≤-x0 其他()()⎰+∞∞-==dx y x f y f Y ,()y dx y+=⎰--12201 01≤≤-y0 其他()()()()()()()()()121123131231323233112311201010120101=+-===⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-=+-=+--=+⋅=-=+⋅=⎰⎰⎰⎰⎰------dx x x dydx xy XY E Y E X E Y X E dy y y Y E dx x x X E x12. 设随机变量()Y X ,的联合密度函数为()=y x f , 212y 10≤≤≤x y 0 其他 求()()()()()()Y D X D Y X E XY E Y E X E ,,,,,22+。
解 先画出区域10≤≤≤x y 的图()()==⎰+∞∞-dy y x f x f X ,⎰=xx dy y 032412 10≤≤x0 其他()()==⎰+∞∞-dx y x f y f Y ,()⎰-=12211212yy y dy y 10≤≤y y 10 1 x其他()()()()1301201200445312151122X E X x x dx E Y y y y dy E XY xy y dydx =⋅==⋅-==⋅=⎰⎰⎰⎰()()()()()()()()()()()()1122222322022222216412115442657563115575E X Y E X E Y x x dx y y y dy D X E X E X D Y E YE Y +=+=⋅+⋅-=⎛⎫=-=-= ⎪⎝⎭⎛⎫=-=-= ⎪⎝⎭⎰⎰13. 设随机变量X,Y 相互独立,且()()()()3,2,1====Y D X D Y E X E ,求()XY D 。
解()()()()()()()()()()()()[]()()()[]()[]()[]()()111113122222222222=⋅-++=-++=⋅-=-=Y E X E Y E Y D X E X D Y E X E Y E X E XY E Y X E XY D14. 设()()4.0,36,25,===Y X Y D X D ρ,求(1)()Y X D +;(2)()Y X D -。
解:(1)()()()()()Y D X D Y D X D Y X D Y X ,2ρ++=+8536254.023625=⋅⨯⨯++=(2)()()()()()Y D X D Y D X D Y X D Y X ,2ρ-+=-3736254.023625=⋅⨯⨯-+=15. 设随机变量相互独立,,,求。
解 ()1,()1;()2,(E X D X E Y D Y ===-= 2(2)2()()21(2)0(2)2()()4115E X Y E X E Y D X Y D X D Y +=+=⨯+-=+=+=⨯+= 16. 验证:当),(Y X 为二维连续型随机变量时,按公式Y X ,)1,1(~N X )1,2(~-N Y )2(),2(Y X D Y X E ++⎰⎰+∞∞-+∞∞-=dydx y x xf EX ),(及按公式⎰+∞∞-=dx x xf EX )(算得的EX 值相等。
这里,),(y x f 、)(x f 依次表示X Y X ),,(的分布密度。
证明 (,)(,)E X x f x y d y d xx f x y d y d x +∞+∞+∞+∞-∞-∞-∞-∞==⎰⎰⎰⎰()xf x dx +∞-∞=⎰17. 设的方差为2.5,利用契比晓夫不等式估计}5.7{≥-EX X P 的值。
解 2(){7.5}7.5D X P X EX -≥≤22.517.522.5== 18. 设随机变量X 和Y 的数学期望分别为-2和2,方差分别为1和4,而相关系数为-0.5,根据切比雪夫不等式估计()6≥+Y X P 的值。
解 ()()()022=+-=+=+Y E X E Y X E()()()()()()3415.02412,=⋅-⨯++=++=+Y D X D Y D X D Y X D Y X ρ所以()()()()()121666062=+≤≥+-+=≥-+=≥+Y X D Y X E Y X P Y X P Y X P 21. 在人寿保险公司里有3000个同龄的人参加人寿保险。