正态总体均值及方差的假设检验表
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§7.3 双正态总体参数的假设检验设样本1,,1n X X 取自正态总体211(,)N μσ,样本2,,1n Y Y 取自总体222(,)N μσ,两样本相互独立,它们的样本均值分别为∑==1111n i iX n X ,∑==2121n j jYn Y ,样本方差分别为∑=--=112121)(11n i i X X n S ,∑=--=212222)(11n j j Y Y n S 。
一、 关于两个正态总体方差比的假设检验以双侧检验:2221122210::σσσσ≠↔=H H 为例 选用检验统计量2221S S F =,它在原假设0H 成立的条件下服从F 分布)1,1(21--n n F ;记2221s s f O =表示检验统计量F 的样本观测值,则检验的P 值为⎪⎩⎪⎨⎧<=≥≥=≥=1),/1/1(21),(222212221O O O O f f F P f f F P P 如果如果σσσσ这种检验方法通常称为“F 检验”。
例7.3.1 甲乙两台车床分别加工某种轴,轴的直径分别服从正态分布),(211σμN ,),(2σμN ,从各自加工的轴中分别抽取若干根,测得其直径如下表所示:试问在显著性水平05.0=α下,两台车床加工的精度是否有显著差异?解:(1)依题意,考虑假设检验问题2221122210::σσσσ≠↔=H H (2)用F 检验,检验统计量为)6,7(~02221F S S F H =或)7,6(~/102122F S S F H =;(3)由样本观测值可得2164.021=s ,2729.022=s ,检验统计量的值为793.0/2221==s s f O 。
故检验的P 值为76.038.02)793.0/1/1(22221=⨯==≥=σσF P P 。
(4) 因为05.0>P ,所以不拒绝原假设0H ,即没有充分理由认为两种机床所加工轴的精度有显著差异。
假设检验一、基本思想与基本步骤(一)假设检验问题[例1.6-1]某厂生产某种化纤的纤度X服从正态分布N(μ,0.042),其中μ的设计值为1.40,每天都要对“μ=1.40”作例行检验,以观生产是否正常运行。
某天从生产线中随机抽取25根化纤,测得纤度值为:x1,x2,…,x25其纤度平均值=1.38,问当日生产是否正常。
几点评论:(1)这不是一个参数估计问题。
(2)这里要求对某个命题“μ=1.40”回答:是与否。
(3)这一类问题被称为(统计)假设检验问题。
(4)这类问题在质量管理中普遍存在。
(二)假设检验的基本步骤假设检验的基本思想是:根据所获样本,运用统计分析方法,对总体X的某种假设H0做出接受或拒绝的判断。
具体做法如下:1.建立假设H0:μ=1.40这是原假设,其意是:“与原设计一致”,“当日生产正常”等。
要使当日生产与1 40无差别是办不到的,若差异仅是由随机误差引起的,则可认为H0成立;若由其他特殊因素引起的,则认为差异显著,则应拒绝H0。
H1:μ≠1.40 这是备择假设,它是在原假设被拒绝时而应接受的假设。
在这里,备择假设还有两种设置形式,它们是:H12:μ<1.40,或H13:μ>1.40 备择假设的不同将会影响下面拒绝域的形式,今后称H0对H1的检验问题是双边假设检验问题H0对H12的检验问题是单边假设检验问题H0对H13的检验问题也是单边假设检验问题注:若假设是关于总体参数的某个命题,称为参数的假设检验问题,比如:H0:μ=μ0,H1:μ≠μ0,H0:σ2≤σ20,H1:σ2>σ20,H0:P≥P0,H1:P<P0,都是参数假设检验问题。
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两正态总体均值差的假设检验基于Wolfram Mathematica ,给出了两正态分布Ν[μ1,σ1]、Ν[μ2,σ2]总体均值差μ1-μ2在两总体方差已知、未知但相等、未知但样本量相等、未知但已知方差比、未知近似、未知精确的假设检验方法。
"一.两总体方差σ12=σ102、σ22=σ202已知,Z 检验"定理1:U =X 1--X 2--(μ1-μ2)σ12N[0,1],σ12=需要Needs ["HypothesisTesting`"]σ1=1;σ2=2;X1=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [3,σ1],1000];X2=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [2,σ2],1500];μ0=1.02;α=0.01;n1=长度Length [X1];n2=长度Length [X2];m =平均值Mean [X1]-平均值Mean [X2];σ=u =m -μ0σ;"1.双侧Z 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ0"p =2 1-⋯CDF [正态分布NormalDistribution [0,1],绝对值Abs [u ]]ZTest {X1,X2}, σ12,σ22 ,μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"不等Unequal" "2.右侧Z 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ0"p =1-⋯CDF [正态分布NormalDistribution [0,1],u ]Z 检验ZTest {X1,X2}, σ12,σ22 ,μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"大于Greater" "3.左侧Z 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ0"p =⋯CDF [正态分布NormalDistribution [0,1],u ]Z 检验ZTest {X1,X2}, σ12,σ22 ,μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"小于Less"1.双侧Z 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ0.6402322.右侧Z 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ0.3201163.左侧Z 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ00.679884"二.两总体方差σ12=σ22未知,T 检验"定理2:T =X 1--X 2--(μ1-μ2)S Wt n 1+n 2-2 ,S W =2 正态分布\\正态分布统计分析\\两正态分布均值差检验.nb需要Needs ["HypothesisTesting`"]σ1=σ2=2;X1=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [3,σ1],1000];X2=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [2,σ2],1500];μ0=1.05;α=0.01;n1=长度Length [X1];n2=长度Length [X2];m =平均值Mean [X1]-平均值Mean [X2];V1=方差Variance [X1];V2=方差Variance [X2];Sw =t =m -μ0Sw;"1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ0"p =2 1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n1+n2-2],绝对值Abs [t ]]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"不等Unequal"]"2.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ0"p =1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n1+n2-2],t ]T 检验TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"大于Greater"]"3.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ0"p =⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n1+n2-2],t ]T 检验TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"小于Less"]1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ00.1818342.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ00.9090833.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ00.0909169正态分布\\正态分布统计分析\\两正态分布均值差检验.nb3"三.两总体方差σ12、σ22未知,但样本容量n1=n2=n,T检验"定理3:T=X-(μ1-μ2)S X n t n-1 ,X=X1-X2.4正态分布\\正态分布统计分析\\两正态分布均值差检验.nb需要Needs ["HypothesisTesting`"]n =1000;X1=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [3,2],n ];X2=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [2,1],n ];μ0=1.0;α=0.01;X =X1-X2;m =平均值Mean [X ];S =标准偏差StandardDeviation [X ];t =m -μ0Sn;"1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ0"p =2 1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n -1],绝对值Abs [t ]]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"不等Unequal"]"2.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ0"p =1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n -1],t ]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"大于Greater"]"3.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ0"p =⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n -1],t ]T 检验TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"小于Less"]1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ00.3169872.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ00.8415063.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ00.158494"四.两总体方差σ12、σ22未知,但已知方差比σ12σ22=r,T 检验"正态分布\\正态分布统计分析\\两正态分布均值差检验.nb5定理4:X 1--X 2--(μ1-μ2)S X 1t n 1-1 ,X 1--X 2--(μ1-μ2)S X2t n 2-1 ,X 1--X 2--(μ1-μ2)t n 1+n 2-2 .需要Needs ["HypothesisTesting`"]X1=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [3,2],1200];X2=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [2,1],2500];μ0=1.1;α=0.01;r =4;n1=长度Length [X1];n2=长度Length [X2];m =平均值Mean [X1]-平均值Mean [X2];S1=标准偏差StandardDeviation [X1];S2=标准偏差StandardDeviation [X2];"(一) X 1--X 2--(μ1-μ2)S X1t (n 1-1)"Sw =S1t =m -μ0Sw;"1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ0"p =2 1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n1-1],绝对值Abs [t ]]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"不等Unequal"]"2.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ0"p =1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n1-1],t ]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"大于Greater"]"3.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ0"p =⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n1-1],t ]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"小于Less"]"(二) X 1--X 2--(μ1-μ2)SX 2t (n 2-1)"Sw =S2t =m -μ0Sw;6 正态分布\\正态分布统计分析\\两正态分布均值差检验.nb"1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ0"p =2 1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n2-1],绝对值Abs [t ]]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"不等Unequal"]"2.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ0"p =1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n2-1],t ]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"大于Greater"]"3.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ0"p =⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n2-1],t ]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"小于Less"]"(三X 1--X 2--(μ1-μ2)t (n 1+n 2-2)"Sw = 1n1+(n2-1)S12++(n2-1)S22;t =m -μ0Sw;"1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ0"p =2 1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n2-1],绝对值Abs [t ]]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"不等Unequal"]"2.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ0"p =1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n2-1],t ]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"大于Greater"]"3.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ0"p =⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n2-1],t]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"小于Less"](一)X 1--X 2--(μ1-μ2)S X 1t (n 1-1)1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ00.05165612.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ00.974172正态分布\\正态分布统计分析\\两正态分布均值差检验.nb73.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ00.0258281(二)X 1--X 2--(μ1-μ2)S X 2t (n 2-1)1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ00.04846952.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ00.9757653.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ0.0242347(三X 1--X 2--(μ1-μ2)t (n 1+n 2-2)1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ00.09177842.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H1:μ1-μ2>μ00.9541113.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ00.0458892"五.两总体方差σ12、σ22未知,近似T检验"定理5:X --Y --(μ1-μ2)~t (n ),n =舍入Round++.8 正态分布\\正态分布统计分析\\两正态分布均值差检验.nb需要Needs ["HypothesisTesting`"]X1=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [3,2],1800];X2=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [2,1],1000];μ0=1.0;α=0.01;m =平均值Mean [X1]-平均值Mean [X2];V1=方差Variance [X1];V2=方差Variance [X2];n =舍入Round+2+;t =m -μ0"1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ0"p =2 1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n ],绝对值Abs [t ]]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"不等Unequal"]"2.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ0"p =1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n ],t ]T 检验TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"大于Greater"]"3.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ0"p =⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n ],t ]T 检验TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"小于Less"]1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ00.6178232.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ00.6910893.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ00.308911"六.两总体方差σ12、σ22未知,T 检验(n 1<n 2)"正态分布\\正态分布统计分析\\两正态分布均值差检验.nb9定理6:T =X 1--X 2--(μ1-μ2)S X nt n 1-1 ,X 3i =X 2i i =1,2,⋯,n 1 ,X i =X 1iX 3i+X 3-X 2,X =1n 1i =1n 1X i ,S X =需要Needs ["HypothesisTesting`"]X1=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [3,2],1200];X2=伪随机变数RandomVariate [正态分布NormalDistribution [2,1],1500];μ0=1.0;α=0.01;n1=长度Length [X1];n2=长度Length [X2];m1=平均值Mean [X1];m2=平均值Mean [X2];X3=X2[[1;;n1]];m3=平均值Mean [X3];X =X1-平方根Sqrt n1 n2 X3+平方根Sqrt n1 n2 m3-m2;m =平均值Mean [X ];S =标准偏差StandardDeviation [X ];t =m -μ0Sn1;"1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ0"p =2 1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n1-1],绝对值Abs [t ]]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"不等Unequal"]"2.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ0"p =1-⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n1-1],t ]TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"大于Greater"]"3.左侧T 检验H 0:μ1-μ2≥μ0,H 1:μ1-μ2<μ0"p =⋯CDF [学生t 分布StudentTDistribution [n1-1],t ]T 检验TTest [{X1,X2},μ0,"TestDataTable",备择假设AlternativeHypothesis →"小于Less"]1.双侧T 检验H 0:μ1-μ2=μ0,H 1:μ-μ2≠μ00.6180772.右侧T 检验H 0:μ1-μ2≤μ0,H 1:μ1-μ2>μ00.30903810 正态分布\\正态分布统计分析\\两正态分布均值差检验.nb正态分布\\正态分布统计分析\\两正态分布均值差检验.nb113.左侧T检验H0:μ1-μ2≥μ0,H1:μ1-μ2<μ00.690962。
一、方差已知时总体均值的双侧假设检100202221:,:,,),(),...,,(μμμμσσσμ≠==*H H N X X X n 要检验假设为已知常数的样本是取自正态总体设}|{|,,:,00000K X C X H X >-==*μμμμμμ所以临界域应有形式太远波动而不偏离附近随机地应在则样本均值为真如果原假设的无偏估计为由于样本均值 )1,0(~/00N n X U σμ-=由于}|{|}|{|,,2/2/2/αααααu U C u U P u ≥==≥这样就得到了临界域使可查出相应的临界值下于是在给定显著性水平n x u x x x n /),...,,(0021σμ-=算出再根据样本观察值找临界值u α/2示意图..,;.:,||,0002/αμμα率恰好等于此时犯第一类错误的概异原假设无差认为此时的总体均值与否则接受原假设有明显差异认为总体的均值此时与则拒绝原假设即若H H u u C u =≥∈*例:设某厂一车间生产的钮扣,其直径据经验服从正态分布N(μ,5.22).为了检验这一车间生产是否正常,现抽取容量n=100的样本,得样本均值为26.56,要求在显著性水平α=0.05下检验假设H0:μ0=26.解:26:,26:10≠=μμH H 备择假设提出原假设)1,0(~100/2.526N X U -=建立统计量05.0}96.1|100/2.526{|96.1,05.0025.02/=≥-===X P u u 即查得对于给定的显著性水平αα.,96.108.1100/2.52656.26100/2.526||0认为生产是正常的从而接受原假设而H x u <=-=-= 例 由经验知某零件的重量X~N 2=15,=0.05;技术革新后,抽出6个零件,测得重量为(单位:克)14.7 15.1 14.8 15.0 15.2 14.6,已知方差不变,试统计推断,平均重量是否仍为15克?=0.05)解 由题意可知:零件重量X~N 2),且技术2=0.052,要求对均值进行检验,采用U 检验法。