第3章 统计假设检验
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统计假设检验的基本原理引言统计假设检验是一种基于概率统计的方法,用来对两个或多个样本数据之间的差异进行推断和分析。
通过统计假设检验,我们可以判断研究假设是否成立,从而对样本所代表的总体进行一些基本性质的推断。
什么是统计假设检验?统计假设检验是一种用来对统计样本进行推断的方法,它基于抽样的概率性质,通过比较观察到的样本数据和理论假设之间的差异,来判断研究假设是否成立。
统计假设检验的基本原理是,在一个确定的总体分布下,假设一个关于该总体的假设(称为零假设),然后通过观察样本数据,计算出一个检验统计量,并计算出该统计量的概率分布。
最后,通过检验统计量的概率分布,来判断观察到的样本数据是否支持该假设。
假设检验的基本步骤统计假设检验包括以下几个基本步骤:步骤 1:确定零假设和备择假设在进行假设检验之前,首先需要明确一个关于总体的假设。
一般而言,我们将对总体的某个参数或者变量的某种关系进行假设。
这个假设被称为零假设(H0),而与之相对的假设被称为备择假设(H1)。
步骤 2:选择适当的统计量在确定了零假设和备择假设之后,需要选择一个适当的统计量来进行假设检验。
统计量是样本数据的函数,它可以帮助我们判断样本数据是否支持零假设。
步骤 3:计算检验统计量的值根据样本数据,计算所选择的统计量的值。
这个值将用于后续的概率计算和判断。
步骤 4:计算拒绝域的边界通过指定一个显著性水平(α)来确定拒绝域的边界。
拒绝域是一些检验统计量取值的集合,如果检验统计量的值落在这个集合内,那么我们就拒绝原假设。
步骤 5:进行检验决策根据计算得到的检验统计量的值,以及拒绝域的边界,来进行检验决策。
如果检验统计量的值落在拒绝域内,那么就拒绝原假设;反之,则接受原假设。
步骤 6:给出结论最后,在进行检验决策后,我们需要给出一个结论,以解释样本数据是否支持原假设。
结论一般包括拒绝原假设或接受原假设,并且需要给出相应的理由和解释。
常见的统计假设检验方法统计假设检验有很多方法,下面介绍几种常见的方法:1. 单样本检验单样本检验适用于对一个样本数据进行推断的情况。
第三章 假设检验P1313.2 一种元件,要求其使用寿命不得低于1000(小时)。
现在从一批这种元件中随机抽取25件,测得其寿命平均值为950(小时)。
已知该种元件寿命服从标准差100σ=(小时)的正态分布,试在显著水平0.05下确定这批元件是否合格。
解:本题需检验0H :0μμ≥,1H :0μμ<.元件寿命服从正态分布,0σ已知,∴当0H成立时,选取统计量X u μ-=,其拒绝域为{}V u u α=<.其中950X =,01000μ=,25n =,0100σ=.则 2.5u ==-.查表得0.05 1.645u =-,得0.05u u <,落在拒绝域中,拒绝0H ,即认为这批元件不合格。
3.3 某厂生产的某种钢索的断裂强度服从正态分布()2N μσ,,其中40σ=(kg / cm 2)。
现从一批这种钢索的容量为9的一个子样测得断裂强度平均值为X ,与以往正常生产时的μ相比,X 较μ大20(kg / cm 2)。
设总体方差不变,问在0.01α=下能否认为这批钢索质量有显著提高?解:本题需检验0H :0μμ=,1H :0μμ>.钢索的断裂强度服从正态分布,0σ已知,∴当0H成立时,选取统计量u =,其拒绝域为{}1V u u α-=>.其中040σ=,9n =,020X μ-=,0.01α=.则 1.5u ==.查表得10.990.01 2.33u u u u αα-==-=-=,得0.99u u <,未落在拒绝域中,接受0H ,即认为这批钢索质量没有显著提高。
3.5 测定某种溶液中的水分。
它的10个测定值给出0.452%X =,0.035%S =。
设总体为正态分布()2N μσ,,试在水平5%检验假设:(i )0H :0.5%μ>; 1H :0.5%μ<. (ii )0H :0.04%σ≥; 1H :0.04%σ<. 解:(i )总体服从正态分布,0σ未知,当0H成立时,选取统计量t =(){}1V t t n α=<-.查表得()()0.050.9599 1.8331t t =-=-.而()4.114 1.83311t t n α==-<-=-.落在拒绝域中,拒绝0H .(ii )总体服从正态分布,μ未知, 当0H 成立时,选取统计量222nSχσ=,其拒绝域为(){}221V n αχχ=<-.查表得()20.059 3.325χ=.而()()()2222100.035%7.65610.04%n αχχ⨯==>-.未落在拒绝域中,接受0H .3.6 使用A (电学法)与B (混合法)两种方法来研究冰的潜热,样品都是-0.72℃的冰块,下列数据是每克冰从-0.72℃变成0℃水的过程中的吸热量(卡 / 克):方法A :79.98,80.04,80.02,80.04,80.03,80.03,80.04,79.97,80.05,80.03,80.02,80.00,80.02方法B :80.02,79.94,79.97,79.98,79.97,80.03,79.95,79.97假定用每种方法测得的数据都服从正态分布,且它们的方差相等。
SPSS数据统计与分析考试习题集(附答案淮师)第三章统计假设检验二、计算题1.桃树枝条的常规含氮量为2.40%,现对一桃树新品种枝条的含氮量进行了10次测定,其结果为2.38%、2.38%、2.41%、2.50%、2.47%、2.41%、2.38%、2.26%、2.32%、2.41%,试问该测定结果与常规枝条含氮量有无差别。
单个样本显著值0.349>0.052.随机抽测了10只兔的直肠温度,其数据为:38.7、39.0、38.9、39.6、39.1、39.8、38.5、39.7、39.2、38.4(℃),已知该品种兔直肠温度的总体平均数为39.5(℃),试检验该样本平均温度与该品种兔直肠温度的总体平均数是否存在显著差异?单个样本显著值0.027<0.053.假说:“北方动物比南方动物具有较短的附肢。
”为验证这一假说,调查了如下鸟类翅长(mm)资料。
试检验这一假说。
双个样本成组这个说法不正确,差异不明显。
显著值0.581>0.05北方(1)120 113 125 118 116 114 119 /南方(2)116 117 121 114 116 118 123120234.11只60日龄的雄鼠在x射线照射前后之体重数据见下表(单位:g):检验雄鼠在照射x射线前后体重差异是否显著?双个样本成对编号123456789111照射前25.724.421.125.226.423.821.522.923.125.129.5照射222222222224后2.53.2 0.6 3.4 5.4 0.4 0.6 1.9 2.6 3.54.35. 用中草药青木香治疗高血压,记录了13个病例,所测定的舒张压数据如下:试检验该药是否具有降低血压的作用。
双个样本 成对序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 治疗前 110 115 133 133 126 108 110 110 140 104 160 120 120 治疗后90116101103110889210412686114881126.为测定A、B两种病毒对烟草的致病力,取8株烟草,每一株皆半叶接种A病毒,另半叶接种B病毒(每一株的哪半边接种哪一种病毒由抽签随机决定),以叶面出现枯斑病的多少作为致病力强弱的指标,得结果如下表。
统计假设检验样本平均数的抽样分布是从有总体到样本的方向来研究样本与总体的关系。
然而在实践中,所获得的资料通常都是样本结果,我们希望了解的却是样本所在的总体情况。
因此,还须从样本到总体的方向来研究样本与总体的关系,即进行统计推断。
所谓统计推断,就是根据抽样分布规律和概率理论,由样本结果去推论总体特征。
它主要包括假设检验和参数估计两个内容。
一、统计假设检验的概念与基本思想统计假设检验就是试验者根据试验目的,先作处理无效的假设,再设定一个概率标准,根据样本的实际结果,经过计算做出在概率意义上接受或否定该假设的统计分析方法。
一般地,在提出无效假设的同时提出与之相对应的另一假设,称为对应假设或备择假设,无效假设和备择假设均称为统计假设。
如果否定了无效假设,则接受备择假设。
统计假设检验的目的是判定样本统计量间的差异是否显著,所以统计假设检验又称差异显著性检验。
常用的差异显著性检验方法有u检验、t检验、F检验和χ2检验等。
二、统计假设检验的基本原理案例:某酿造厂引进了一种酿醋的曲种,以原生产标准为对照来进行试验。
已知原生产标准所酿造的醋酸含量为μ0=9.75%(已知总体均值),并从长期生产结果获得其标准差σ=5.30%。
先采用新曲种酿造,得30个醋样。
其醋酸含量平均数为x=11.99%。
问题是能否由采用新曲种30个醋样的平均数x与原生产标准的总平均数μ0的差异x-μ0=2.24%(叫做表面效应)来说明采用新曲种后真正提高了醋的醋酸含量?统计假设检验,首先是对研究总体提出假设,然后在此假设下构造合适的检验统计量,并由统计量的抽样分布计算样本统计量的概率,在根据概率值的大小做出接受或否定假设的推断。
1 对研究总体提出假设对总体有两个假设。
一个是被检验的假设,用H0表示。
其内容通常是假设被检验的两个总体均值相等(必须这样假设,因为这是构造合适的检验统计量进行相应概率计算得前提)。
对于上述醋酸的问题,H 0:μ=μ0=9.75%,即假设两种曲种所酿造的醋酸含量总体均数相等。
第三章 假设检验课后作业参考答案3.1 某电器元件平均电阻值一直保持2.64Ω,今测得采用新工艺生产36个元件的平均电阻值为2.61Ω。
假设在正常条件下,电阻值服从正态分布,而且新工艺不改变电阻值的标准偏差。
已知改变工艺前的标准差为0.06Ω,问新工艺对产品的电阻值是否有显著影响?(01.0=α)解:(1)提出假设64.2:64.2:10≠=μμH H , (2)构造统计量36/06.064.261.2/u 00-=-=-=nX σμ(3)否定域⎭⎬⎫⎩⎨⎧>=⎭⎬⎫⎩⎨⎧>⋃⎭⎬⎫⎩⎨⎧<=--21212αααu u uu u u V (4)给定显著性水平01.0=α时,临界值575.2575.2212=-=-ααuu ,(5) 2αu u <,落入否定域,故拒绝原假设,认为新工艺对电阻值有显著性影响。
3.2 一种元件,要求其使用寿命不低于1000(小时),现在从一批这种元件中随机抽取25件,测得其寿命平均值为950(小时)。
已知这种元件寿命服从标准差100σ=(小时)的正态分布,试在显著水平0.05下确定这批元件是否合格。
解:{}01001:1000, H :1000X 950 100 n=25 10002.5V=u 0.05H x u αμμσμα-≥<====->=提出假设:构造统计量:此问题情形属于u 检验,故用统计量:此题中:代入上式得:拒绝域:本题中:0.950.950u 1.64u 0.0u H =>∴即,拒绝原假设认为在置信水平5下这批元件不合格。
3.3某厂生产的某种钢索的断裂强度服从正态分布()2,σμN ,其中()2/40cm kg =σ。
现从一批这种钢索的容量为9的一个子样测得断裂强度平均值为X ,与以往正常生产时的μ相比,X 较μ大20(2/cm kg )。
设总体方差不变,问在01.0=α下能否认为这批钢索质量显著提高? 解:(1)提出假设0100::μμμμ>=H H , (2)构造统计量5.13/4020/u 00==-=nX σμ (3)否定域{}α->=1u u V(4)给定显著性水平01.0=α时,临界值33.21=-αu(5) α-<1u u ,在否定域之外,故接受原假设,认为这批钢索质量没有显著提高。