2.1 Przykład wstępny Określenie i konstrukcja Model dwupunktowy Model gaussowski... 7

Podobne dokumenty
Weryfikacja hipotez statystycznych

Testowanie hipotez. Hipoteza prosta zawiera jeden element, np. H 0 : θ = 2, hipoteza złożona zawiera więcej niż jeden element, np. H 0 : θ > 4.

Prawdopodobieństwo i statystyka

Statystyka Matematyczna Anna Janicka

Wykład 2 Hipoteza statystyczna, test statystyczny, poziom istotn. istotności, p-wartość i moc testu

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 9 i 10 - Weryfikacja hipotez statystycznych

Idea. θ = θ 0, Hipoteza statystyczna Obszary krytyczne Błąd pierwszego i drugiego rodzaju p-wartość

Statystyka matematyczna Testowanie hipotez i estymacja parametrów. Wrocław, r

Testowanie hipotez cz. I

Testowanie hipotez statystycznych.

Błędy przy testowaniu hipotez statystycznych. Decyzja H 0 jest prawdziwa H 0 jest faszywa

Statystyka Matematyczna Anna Janicka

STATYSTYKA MATEMATYCZNA WYKŁAD 5. 2 listopada 2009

Weryfikacja hipotez statystycznych

Statystyka matematyczna i ekonometria

Wnioskowanie statystyczne i weryfikacja hipotez statystycznych

STATYSTYKA MATEMATYCZNA WYKŁAD października 2009

WYKŁAD 8 TESTOWANIE HIPOTEZ STATYSTYCZNYCH

Hipotezy statystyczne

Weryfikacja hipotez statystycznych. KG (CC) Statystyka 26 V / 1

Statystyka matematyczna. Wykład IV. Weryfikacja hipotez statystycznych

Hipotezy statystyczne

STATYSTYKA MATEMATYCZNA WYKŁAD 4. WERYFIKACJA HIPOTEZ PARAMETRYCZNYCH X - cecha populacji, θ parametr rozkładu cechy X.

LABORATORIUM 8 WERYFIKACJA HIPOTEZ STATYSTYCZNYCH PARAMETRYCZNE TESTY ISTOTNOŚCI

Statystyka i opracowanie danych Podstawy wnioskowania statystycznego. Prawo wielkich liczb. Centralne twierdzenie graniczne. Estymacja i estymatory

Estymacja parametrów rozkładu cechy

TESTOWANIE HIPOTEZ STATYSTYCZNYCH Hipotezą statystyczną nazywamy, najogólniej mówiąc, pewną wypowiedź na temat rozkładu interesującej nas cechy.

STATYSTYKA

Testowanie hipotez statystycznych

), którą będziemy uważać za prawdziwą jeżeli okaże się, że hipoteza H 0

Estymacja przedziałowa - przedziały ufności dla średnich. Wrocław, 5 grudnia 2014

LABORATORIUM 8 WERYFIKACJA HIPOTEZ STATYSTYCZNYCH PARAMETRYCZNE TESTY ISTOTNOŚCI

Prawdopodobieństwo i rozkład normalny cd.

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 7 i 8 - Efektywność estymatorów, przedziały ufności

166 Wstęp do statystyki matematycznej

Na podstawie dokonanych obserwacji:

... i statystyka testowa przyjmuje wartość..., zatem ODRZUCAMY /NIE MA POD- STAW DO ODRZUCENIA HIPOTEZY H 0 (właściwe podkreślić).

1.1 Wstęp Literatura... 1

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 11 i 12 - Weryfikacja hipotez statystycznych

Wykład 10 Estymacja przedziałowa - przedziały ufności dla średn

Różne rozkłady prawdopodobieństwa

Testowanie hipotez statystycznych. Wprowadzenie

Statystyka matematyczna i ekonometria

Testowanie hipotez statystycznych cd.

Matematyka i statystyka matematyczna dla rolników w SGGW WYKŁAD 9. TESTOWANIE HIPOTEZ STATYSTYCZNYCH cd.

STATYSTYKA. Rafał Kucharski. Uniwersytet Ekonomiczny w Katowicach 2015/16 ROND, Finanse i Rachunkowość, rok 2

Testowanie hipotez statystycznych

Matematyka z el. statystyki, # 6 /Geodezja i kartografia II/

Weryfikacja hipotez statystycznych

Testowanie hipotez statystycznych

VI WYKŁAD STATYSTYKA. 9/04/2014 B8 sala 0.10B Godz. 15:15

Statystyka matematyczna. Wykład III. Estymacja przedziałowa

RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA I STATYSTYKA MATEMATYCZNA

Testowanie hipotez statystycznych.

TEST STATYSTYCZNY. Jeżeli hipotezę zerową odrzucimy na danym poziomie istotności, to odrzucimy ją na każdym większym poziomie istotności.

TESTOWANIE HIPOTEZ Przez hipotezę statystyczną rozumiemy, najogólniej mówiąc, pewną wypowiedź na temat rozkładu interesującej nas cechy.

VII WYKŁAD STATYSTYKA. 30/04/2014 B8 sala 0.10B Godz. 15:15

Uwaga. Decyzje brzmią różnie! Testy parametryczne dotyczące nieznanej wartości

TESTOWANIE HIPOTEZ STATYSTYCZNYCH Przez hipotezę statystyczną rozumiemy, najogólniej mówiąc, pewną wypowiedź na temat rozkładu interesującej nas

SIMR 2017/18, Statystyka, Przykładowe zadania do kolokwium - Rozwiązania

Definicja 1 Statystyką nazywamy (mierzalną) funkcję obserwowalnego wektora losowego

Hipotezy proste. (1 + a)x a, dla 0 < x < 1, 0, poza tym.

Statystyka. Wykład 2. Krzysztof Topolski. Wrocław, 11 października 2012

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 4 - zagadnienie estymacji, metody wyznaczania estymatorów

Testowanie hipotez statystycznych

Weryfikacja hipotez statystycznych

Podsadny þ jest winien. róúzne. W prawodawstwie wielu krajów przyjmuje sie, þ úze pierwszy bład þ jest bardziej dotkliwy - sady þ skazujaþ

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 4 Przekształcenia zmiennej losowej, momenty

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka - W 9 Testy statystyczne testy zgodności. Dr Anna ADRIAN Paw B5, pok407

Statystyka matematyczna

Wykład 9 Wnioskowanie o średnich

Centralne twierdzenie graniczne

PRZEDZIAŁ UFNOŚCI DLA FRAKCJI. Ryszard Zieliński. XXXVIII Konferencja Zastosowań Matematyki Zakopane Kościelisko 8-15 września 2009

hipotez statystycznych

Testowanie hipotez statystycznych. Wnioskowanie statystyczne

WNIOSKOWANIE W MODELU REGRESJI LINIOWEJ

Na A (n) rozważamy rozkład P (n) , który na zbiorach postaci A 1... A n określa się jako P (n) (X n, A (n), P (n)

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 13 i 14 - Statystyka bayesowska

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 3 - model statystyczny, podstawowe zadania statystyki matematycznej

METODY ESTYMACJI PUNKTOWEJ. nieznanym parametrem (lub wektorem parametrów). Przez X będziemy też oznaczać zmienną losową o rozkładzie

Współczynnik korelacji. Współczynnik korelacji jest miernikiem zależności między dwiema cechami Oznaczenie: ϱ

Niech X i Y będą niezależnymi zmiennymi losowymi o rozkładach wykładniczych, przy czym Y EX = 4 i EY = 6. Rozważamy zmienną losową Z =.

1 Weryfikacja hipotez statystycznych

Wykład 1 Zmienne losowe, statystyki próbkowe - powtórzenie materiału

Testowanie hipotez statystycznych

Testowanie hipotez. Marcin Zajenkowski. Marcin Zajenkowski () Testowanie hipotez 1 / 25

Zmienne losowe, statystyki próbkowe. Wrocław, 2 marca 2015

LABORATORIUM 9 WERYFIKACJA HIPOTEZ STATYSTYCZNYCH PARAMETRYCZNE TESTY ISTOTNOŚCI

Testowanie hipotez statystycznych.

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 2 i 3 Zmienna losowa

O ŚREDNIEJ ARYTMETYCZNEJ I MEDIANIE

Wykład 3 Hipotezy statystyczne

Zadania ze statystyki, cz.7 - hipotezy statystyczne, błąd standardowy, testowanie hipotez statystycznych

Statystyka opisowa. Robert Pietrzykowski.

Weryfikacja hipotez statystycznych

Statystyka i opracowanie danych- W 8 Wnioskowanie statystyczne. Testy statystyczne. Weryfikacja hipotez statystycznych.

Statystyka w przykładach

Statystyka. #5 Testowanie hipotez statystycznych. Aneta Dzik-Walczak Małgorzata Kalbarczyk-Stęclik. rok akademicki 2016/ / 28

Testowanie hipotez statystycznych

Transkrypt:

Spis treści Spis treści 1 Przedziały ufności 1 1.1 Przykład wstępny.......................... 1 1.2 Określenie i konstrukcja...................... 3 1.3 Model dwupunktowy........................ 5 1.4 Model gaussowski.......................... 7 2 Weryfikacja hipotez statystycznych 12 2.1 Przykład wstępny.......................... 12 2.2 Określenia.............................. 16 3 Hipotezy proste 19 3.1 Lemat Neymana Pearsona..................... 19 3.2 Model dwupunktowy........................ 20 3.3 Jednostajny vs Beta......................... 22 4 Hipotezy złożone 23 4.1 Iloraz wiarogodności........................ 23 4.2 Model dwupunktowy........................ 24 4.3 Model gaussowski.......................... 25 4.4 Moc testu.............................. 28 4.5 Liczność próby........................... 29 1 Przedziały ufności 1.1 Przykład wstępny Przedziały ufności: przykład wstępny Model gaussowski ze znaną wariancją R, {Nµ, σ 2 ), µ R}) Zadanie polega na oszacowaniu wartości średniej µ. Jakie wartości obserwacji X są wysoce prawdopodobne dla różnych µ? 1

Przedziały ufności: przykład wstępny Niech wysoce prawdopodobne wynosi 0.9. Szukamy takich aµ) oraz bµ), że P µ {X aµ), bµ))} = 0.9, µ R Rozwiazanie bµ) µ P µ {X aµ), bµ))}=φ σ ) Φ ) aµ) µ σ Przedziały ufności: przykład wstępny Rozwiazanie Niech z α1 oraz z α2 będą takie, że Φz α2 ) Φz α1 ) = 0.9 bµ) = µ + σz α2, aµ) = µ + σz α1 Przedziały ufności: przykład wstępny P µ {X aµ), bµ))} = 0.9, µ R P µ {µ + σz α1 < X < µ + σz α2 } = 0.9, µ R P µ {X σz α1 < µ < X + σz α2 } = 0.9, µ R bµ) aµ) = min! z α2 = z α1 = z 0.95 Przedziały ufności: przykład wstępny bµ) aµ) = min! z α2 = z α1 = z 0.95 bµ) aµ) = σz α2 z α1 ) { Λz α1, z α2, λ) = z α2 z α1 ) + λφz α2 ) Φz α1 ) 0.9) Φz α2 ) Φz α1 ) = 0.9 2

Przedziały ufności: przykład wstępny bµ) aµ) = min! z α2 = z α1 = z 0.95 Λz α1,z α2,λ) z α1 = 1 λφz α1 ) Λz α1,z α2,λ) z α2 = 1 + λφz α2 ) Φz α2 ) Φz α1 ) = 0.9 Λz α1,z α2,λ) z α1 = 0 Λz α1,z α2,λ) z α2 = 0 Φz α2 ) Φz α1 ) = 0.9 Przedziały ufności: przykład wstępny bµ) aµ) = min! z α2 = z α1 = z 0.95 φz α1 ) = φz α2 ) exp 1 ) ) 2 zα1 µ = exp 1 ) ) 2 zα2 µ 2 σ 2 σ ) 2 zα1 µ zα2 µ = ) 2 σ σ Przedziały ufności: przykład wstępny bµ) aµ) = min! z α2 = z α1 = z 0.95 z α2 = z α1 Φz α2 ) Φz α1 ) = 0.9 2Φz α2 ) 1 = 0.9 z α2 = Φ 1 0.95) 3

1.2 Określenie i konstrukcja Określenie Model statystyczny Definicja przedziału ufności Przedział θx), θx)) taki, że X, B, {P θ, θ Θ}) P θ {θ θx), θx))} = 1 α, θ Θ nazywamy przedziałem ufności na poziomie ufności 1 α. Określenie Definicja zbioru ufności Zbiór S X Θ taki, że P {θ S X } = 1 α, θ Θ nazywamy obszarem ufności na poziomie ufności 1 α. Konstrukcja Sposób pierwszy W przestrzeni X Θ wyznaczyć taki zbiór S, że dla każdego θ Wówczas dla danego x X zbiór P θ {X {θ}) S} = 1 α {x} Θ) S jest zbiorem ufności na poziomie ufności 1 α 4

Konstrukcja Sposób drugi Skonstruować taką funkcję tx, θ), że przy wartości parametru θ jej rozkład nie zależy od θ oraz jeżeli Θ R) jest ona monotoniczną funkcją θ. Taka funkcja nazywa się funkcja centralna. Wówczas można wyznaczyć takie dwie liczby, że P θ {t 1 < tx, θ) < t 2 } = 1 α Ze względu na monotoniczność funkcji centralnej t 1 < tx, θ) < t 2 θx) < θ < θx) Konstrukcja Dodatkowe kryteria Symetryczny podział. Dla wszystkich θ Θ P θ {θ < θx)} = 1 α)/2 oraz P θ {θ > θx)} = 1 + α)/2 Jak najmniejszy zbiór ufności. Jeżeli Θ R, to θx) θx) = min! Zbiór ufności o zadanej wielkości. Jeżeli Θ R oraz d > 0, to θx) θx) < d 1.3 Model dwupunktowy Model dwupunktowy: przedział ufności dla θ Zaobserwowano X 1 = x 1,..., X n = x n. Niech X = n X i. Skonstruować przedział ufności θ 1 X), θ 2 X)) dla θ na poziomie ufności 1 α P θ {θ 1 X) < θ < θ 2 X)} = 0.95, θ [0, 1] 5

Model dwupunktowy: przedział ufności dla θ Dla każdego θ 0, 1) znajdujemy takie dwie liczby x 1 θ) oraz x 2 θ), że P n,θ {x 1 θ) X x 2 θ)} 1 α X Binn, θ) Model dwupunktowy: przedział ufności dla θ Model dwupunktowy: przedział ufności dla θ Model dwupunktowy: przedział ufności dla θ 6

Model dwupunktowy: przedział ufności dla θ Zaobserwowano X = x Przedział ufności θ 1 x), θ 2 x)) P θ1 x),n{x x} α 1 P θ2 x),n{x < x} α 2 α 1 α 2 1 α Model dwupunktowy: przedział ufności dla θ P θ,n {X x} = βn x, x + 1; 1 θ) θ 1 x) = β 1 x + 1, n x; α 1 ) 7

θ 2 x) = β 1 x, n x + 1; α 2 ) Model dwupunktowy: przedział ufności dla θ klasyczny) α 1 = 1 + α, α 2 = 1 α 2 2 θ 1 x) = β 1 x + 1, n x; 1 + α ) 2 θ 2 x) = β 1 x, n x + 1; 1 α ) 2 1.4 Model gaussowski Model gaussowski: przedział ufności dla µ Model dla próby X 1, X 2,..., X n : R n, { N µ1 n, σ 2 I n ), θ = µ, σ 2 ) R R + }) X = 1 n n X i ; S 2 = 1 n 1 n Xi X ) 2 Model gaussowski: przedział ufności dla µ X ) N µ, σ2 N0, 1) n X µ σ/ n 1 σ 2 n Xi X ) 2 χ 2 n 1 X oraz n Xi X ) 2 są niezależne Jeżeli ξ N0, 1), η χ 2 v, ξ i η są niezależne, to t = ξ/ η/v t v. 8

Model gaussowski: przedział ufności dla µ Funkcja centralna t n 1 = 1 σ 2 n X µ σ/ n Xi X ) = X µ n 2 S /n 1) Model gaussowski: przedział ufności dla µ Niech t 1, t 2 będą takimi liczbami, że P {t 1 < t n 1 < t 2 } = 1 α ) S S X t 2 n ; X t1 n Model gaussowski: przedział ufności dla µ Przedział jest najkrótszy, jeżeli t 1 = t 2, czyli wybieramy taką liczbę tα; n 1), że P { t n 1 < tα; n 1)} = 1 α X tα; n 1) S n ; X + tα; n 1) S n ) Model gaussowski: przedział ufności dla µ Model gaussowski: przedział ufności dla µ 9

Model gaussowski: przedział ufności dla µ Model gaussowski: przedział ufności dla µ Model gaussowski: przedział ufności dla σ 2 Model dla próby X 1, X 2,..., X n : R n, { N µ1 n, σ 2 I n ), θ = µ, σ 2 ) R R + }) X = 1 n n X i ; S 2 = 1 n 1 n Xi X ) 2 10

Model gaussowski: przedział ufności dla σ 2 Funkcja centralna χ 2 n 1 = 1 n Xi σ X ) 2 2 Model gaussowski: przedział ufności dla σ 2 Niech c 1, c 2 będą takimi liczbami, że P {c 1 < χ 2 n 1 < c 2 } = 1 α n Xi X ) 2 n Xi ; X ) ) 2 c 2 c 1 11

Model gaussowski: przedział ufności dla σ 2 klasyczny) P {χ 2 n 1 < c 1 } = α/2 oraz P {χ 2 n 1 > c 2 } = α/2 c 1 = χ 2 1 α ) α ) 2 ; n 1 ; c 2 = χ 2 2 ; n 1 Model gaussowski: przedział ufności dla σ 2 najkrótszy) 1 c 1 1 c 2 = min! Rozwiązanie c2 c 1 Λc 1, c 2, λ) = 1 c 1 1 c 2 λ c2 c 1 f n 1 x)dx = 1 α c2 ) f n 1 x)dx 1 α) c 1 f n 1 x)dx = 1 α Model gaussowski: przedział ufności dla σ 2 najkrótszy) Λc 1,c 2,λ) c 1 = 1 + λf c 2 n 1 c 1 ) 1 Λc 1,c 2,λ) c 2 = 1 λf c 2 n 1 c 2 ) 2 c2 f n 1 x)dx = 1 α c 1 Λc 1,c 2,λ) c 1 = 0 Λc 1,c 2,λ) c 2 = 0 c2 f n 1 x)dx = 1 α c 1 12

Model gaussowski: przedział ufności dla σ 2 najkrótszy) Rozwiązanie c 2 2f n 1 c 2 ) = c 2 1f n 1 c 1 ) c2 c 1 f n 1 x)dx = 1 α 2 Weryfikacja hipotez statystycznych 2.1 Przykład wstępny Testowanie hipotez - przykład wstępny Pytanie Producent twierdzi, że wadliwość produkcji wynosi 5%. My podejrzewamy, że rzeczywista wadliwość produkcji wynosi 15%. Pobieramy próbę stuelementową i zliczamy liczbę X sztuk wadliwych. Model statystyczny {{0, 1,..., 100}, {Bin100, θ), θ Θ = {0.05, 0.15}}} Testowanie hipotez - przykład wstępny Rozumowanie Testowanie hipotez - przykład wstępny Rozumowanie Testowanie hipotez - przykład wstępny Rozumowanie 13

Testowanie hipotez - przykład wstępny Rozumowanie Testowanie hipotez - przykład wstępny Rozumowanie Testowanie hipotez - przykład wstępny Test Jeżeli X k, to uznać θ = 0.05 14

Jeżeli X > k, to uznać θ = 0.15 Testowanie hipotez - przykład wstępny Bład I rodzaju Prawdziwe θ = 0.05, a uznajemy, że θ = 0.15. Czyli zaobserwowano dużo wadliwych! Bład II rodzaju Prawdziwe θ = 0.15, a uznajemy, że θ = 0.05. Czyli zaobserwowano mało wadliwych! Testowanie hipotez - przykład wstępny 15

P 0.05 {X > k} Testowanie hipotez - przykład wstępny P 0.15 {X k} Testowanie hipotez - przykład wstępny P 0.05 {X > k} oraz P 0.15 {X k} 16

Testowanie hipotez - przykład wstępny P 0.05 {X > k} α = 0.05 2.2 Określenia Pojęcia Model statystyczny X, {P θ, θ Θ}) Hipoteza statystyczna Podzbiór Θ 0 zbioru Θ. 17

Θ 0 nazywamy hipoteza zerowa Θ 1 = Θ \ Θ 0 nazywamy hipoteza alternatywna Pojęcia Hipoteza prosta Zbiór Θ 0 jest jednoelementowy Hipoteza złożona Zbiór Θ 0 ma więcej niż jeden element Zapis klasyczny H 0 : θ Θ 0 H 1 : θ Θ 1 Pojęcia Test statystyczny Procedura statystyczna, w wyniku której podejmujemy jedną z dwóch decyzji: odrzucić hipotezę zerowa H 0 lub nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy zerowej H 0. Pojęcia Test statystyczny 18

Test hipotezy H 0 utożsamiamy z funkcją φ : X {0, 1} { 1 odrzucić H 0 φx) = 0 nie odrzucać H 0 Obszar krytyczny {x X : φx) = 1} Pojęcia Zrandomizowany test statystyczny Funkcja φ : X [0, 1] = 1 odrzucić H 0 na podstawie niezależnego od X mechanizmu losowego odrzucić H 0 z prawdopodobień- φx) 0, 1) stwem φx) = 0 nie odrzucać H 0 Pojęcia Bład I rodzaju Błąd polegający na odrzuceniu hipotezy zerowej H 0, gdy w rzeczywistości jest ona prawdziwa. Poziom istotności Niech α 0, 1). Test φ jest na poziomie istotności α, jeżeli E θ φx) = P θ {φx) = 1} α, θ Θ 0 Rozmiar testu supe θ φx) = supp θ {φx) = 1} θ Θ 0 θ Θ 0 19

Pojęcia Bład II rodzaju Błąd polegający na nieodrzuceniu hipotezy zerowej H 0, gdy w rzeczywistości jest ona fałszywa Moc testu Θ 1 θ E θ φx) = P θ {φx) = 1} 3 Hipotezy proste 3.1 Lemat Neymana Pearsona Lemat Neymana Pearsona Założenia Niech P θ0 oraz P θ1 będą rozkładami prawdopodobieństwa o gęstościach f 0 i f 1. Niech α 0, 1) będzie ustaloną liczbą Lemat Neymana Pearsona Istnienie testu Istnieją takie stałe t i γ, że 1, gdy f 1 x) > tf 0 x) φx) = γ, gdy f 1 x) = tf 0 x) 0, gdy f 1 x) < tf 0 x) jest testem hipotezy H 0 : θ = θ 0 przeciwko H 1 : θ = θ 1 na poziomie istotności α, tzn. ) E θ0 φx) = α Lemat Neymana Pearsona Dostateczność Jeżeli test φ spełnia warunek ) i dla pewnego t warunek { 1, gdy f 1 x) > tf 0 x) ) φx) = 0, gdy f 1 x) < tf 0 x) 20

to φ jest testem najmocniejszym na poziomie istotności α Konieczność Jeżeli φ jest testem najmocniejszym na poziomie istotności α, to spełnia on warunek ) 3.2 Model dwupunktowy Hipotezy proste - przykład Model dwupunktowy: H 0 : θ = θ 0 vs H 1 : θ = θ 1 Niech θ 0 < θ 1 0, 1). Model statystyczny {{0, 1,..., n}, {Bn, θ), θ Θ = {θ 0, θ 1 }}} H 0 : θ = θ 0 H 1 : θ = θ 1 ) n f 0 x) = θ x x 01 θ 0 ) n x ) n f 1 x) = θ x x 11 θ 1 ) n x Hipotezy proste - przykład Model dwupunktowy: H 0 : θ = θ 0 vs H 1 : θ = θ 1 Konstrukcja testu φx) φx) = 1 f [ ] x [ 1x) f 0 x) > t θ1 1 θ 0 ) 1 θ0 > t θ 0 1 θ 1 ) 1 θ 1 Obszar krytyczny: {x > k} Hipotezy proste - przykład Model dwupunktowy: H 0 : θ = θ 0 vs H 1 : θ = θ 1 Obszar krytyczny: {x > k} Stała k dobrana jest tak, że E θ0 φx) = P θ0 {X > k} α ] n 21

Hipotezy proste - przykład Model dwupunktowy: H 0 : θ = θ 0 vs H 1 : θ = θ 1 Niech n = 100, θ 0 = 0.05, θ 1 = 0.15, α = 0.05 k 8 9 10 11 P 0.05 {x > k} 0.06309 0.02819 0.01147 0.00427 Test niezrandomizowany φx) = { 1, jeżeli x > 9, 0, jeżeli x 9. Rozmiar testu: P 0.05 {x > 9} = 0.02819 Błąd II rodzaju: P 0.15 {x 9} = 0.05509 Hipotezy proste - przykład Model dwupunktowy: H 0 : θ = θ 0 vs H 1 : θ = θ 1 Niech n = 100, θ 0 = 0.05, θ 1 = 0.15, α = 0.05 k 8 9 10 11 P 0.05 {x > k} 0.06309 0.02819 0.01147 0.00427 P 0.05 {x = k} 0.06487 0.03490 0.01672 0.00720 Test zrandomizowany 1, jeżeli x > 9 φx) = 0.62495, jeżeli x = 9 0, jeżeli x < 9 Hipotezy proste - przykład Model dwupunktowy: H 0 : θ = θ 0 vs H 1 : θ = θ 1 Rozmiar testu zrandomizowanego P 0.05 {x > 9} + 0.62495 P 0.05 {x = 9} = 0.02819 + 0.62495 0.03490 = 0.05 22

3.3 Jednostajny vs Beta Hipotezy proste - przykład H 0 : U0, 1) vs H 1 : Ba, b) Niech a, b > 1. Model statystyczny {0, 1), {U0, 1), Ba, b)}} H 0 : U0, 1) vs H 1 : Ba, b) f 0 x) = 1 1 0,1) x) f 1 x) x a 1 1 x) b 1 1 0,1) x) Hipotezy proste - przykład H 0 : U0, 1) vs H 1 : Ba, b) φx) = 1 f 1x) f 0 x) > t xa 1 1 x) b 1 > t Obszar krytyczny: {x 0 < x < x 1 } Liczby x 0, x 1 dobrane są tak, że E θ0 φx) = P U0,1) {x 0 < X < x 1 } α Hipotezy proste - przykład H 0 : U0, 1) vs H 1 : Ba, b) x a 1 0 1 x 0 ) b 1 = x a 1 1 1 x 1 ) b 1 Ponieważ x 1 = x 0 + α, więc [ ] a 1 [ ] b 1 x0 + α 1 x0 α = 1 x 0 1 x 0 23

Hipotezy proste - przykład H 0 : U0, 1) vs H 1 : Ba, b) a b x 0 x 1 2 2 0.47500 0.52500 2 3 0.30865 0.35865 2 4 0.22556 0.27556 3 2 0.64135 0.69135 3 3 0.47500 0.52500 3 4 0.37517 0.42517 4 2 0.72444 0.77444 4 3 0.57483 0.62483 4 4 0.47500 0.52500 4 Hipotezy złożone 4.1 Iloraz wiarogodności Hipotezy złożone Problem X, {P θ, θ Θ}) H 0 i/lub H 1 złożone Hipotezy złożone Iloraz wiarogodności 1) Iloraz wiarogodności 2) H 0 : θ Θ 0 vs H 1 : θ Θ 1 λx) = λx) = supf θ x) θ Θ 1 supf θ x) θ Θ 0 supf θ x) θ Θ supf θ x) θ Θ 0 24

Hipotezy złożone Test Dobór stałej t 1, gdy λx) > t φx) = γ, gdy λx) = t 0, gdy λx) < t sup E θ φx) α θ Θ 0 4.2 Model dwupunktowy Hipotezy złożone - przykład Model dwupunktowy: H 0 : θ θ 0 vs H 1 : θ > θ 0 Niech θ 0 0, 1). Model statystyczny {{0, 1,..., n}, {Bn, θ), θ Θ = 0, 1)}} Dla danego x H 0 : θ θ 0 vs H 1 : θ > θ 0 f θ x) = n sup f θ x) = f x x) = n θ 0,1) x ) n θ x 1 θ) n x x ) x n ) x 1 x ) n x n Hipotezy złożone - przykład Model dwupunktowy: H 0 : θ θ 0 vs H 1 : θ > θ { 0 n x ) x ) supf θ x) = x) n 1 x n x n, jeżeli x ) θ n 0, θ Θ 0 θ x 0 1 θ 0 ) n x, jeżeli x > θ n 0, n x supf θ x) = θ Θ 1 { n x) θ x 0 1 θ 0 ) n x, jeżeli x ) θ n 0, x ) x ) n 1 x n x n, jeżeli x > θ n 0. n x 25

Hipotezy złożone - przykład Model dwupunktowy: H 0 : θ θ 0 vs H 1 : θ > θ 0 n ) x θ x 0 1 θ 0 ) n x supf θ x) n ) x ) x ) θ Θ λx) = 1 supf θ x) = x n 1 x n x, jeżeli x θ n 0, n n ) x ) x ) x n 1 x n x n θ Θ 0 n, jeżeli x) x θ x 0 1 θ 0 ) > θ n x n 0. Hipotezy złożone - przykład Model dwupunktowy: H 0 : θ θ 0 vs H 1 : θ > θ 0 λx) jest rosnąca ze względu na x λx) > t x > k Dobór stałej k sup P θ {X > k} = P θ0 {X > k} α θ θ 0 4.3 Model gaussowski Hipotezy złożone - przykład Model gaussowski: H 0 : µ = µ 0 vs H 1 : µ µ 0 Niech µ 0 R. Model dla próby X = X 1, X 2,..., X n ): R n, { N µ1 n, σ 2 I n ), θ = µ, σ 2 ) R R + }) Θ = R R + Θ 0 = {µ 0 } R + Θ 1 = R \ {µ 0 }) R + H 0 : µ = µ 0 vs H 1 : µ µ 0 ) { n 1 f µ,σ x) = σ exp 1 2π 2 n ) } 2 xi µ σ 26

Hipotezy złożone - przykład Model gaussowski: H 0 : µ = µ 0 vs H 1 : µ µ 0 ) n 1 { supf µ,σ x) = f µ0, σx) = θ Θ 0 σ exp n } 2π 2 σ 2 = 1 n X i µ 0 ) 2 n 1 supf µ,σ x) = f x,ˆσ x) = θ Θ ˆσ 2 = 1 n n ˆσ 2π X i X) 2 ) n { exp n } 2 Hipotezy złożone - przykład Model gaussowski: H 0 : µ = µ 0 vs H 1 : µ µ 0 Iloraz wiarogodności λx) = supf µ,σ x) θ Θ supf µ,σ x) = θ Θ 0 ) n σ ˆσ n X i µ 0 ) 2 = n X i X + X µ 0 ) 2 = λx) = n X i X) 2 + n X µ 0 ) 2 1 + n X ) µ 0 ) 2 n 2 n X i X) 2 Hipotezy złożone - przykład Model gaussowski: H 0 : µ = µ 0 vs H 1 : µ µ 0 φx) = 1 λx) > t n X µ 0 ) 2 n X > t i X) 2 Dobór stałej t E H0φX) = α 27

Hipotezy złożone - przykład Model gaussowski: H 0 : µ = µ 0 vs H 1 : µ µ 0 jeżeli H 0 jest prawdziwa, to n X µ0 ) N0, σ 2 ) czyli n X µ 0 ) 2 σ 2 χ 2 1 dla wszystkich θ Θ 1 σ 2 n Xi X ) 2 χ 2 n 1 X oraz n Xi X ) 2 są niezależne Hipotezy złożone - przykład Model gaussowski: H 0 : µ = µ 0 vs H 1 : µ µ 0 Jeżeli hipoteza H 0 jest prawdziwa, to 1 n 1 n X µ 0 ) 2 n X i X) F 2 1,n 1 Hipotezy złożone - przykład Model gaussowski: H 0 : µ = µ 0 vs H 1 : µ µ 0 H 0 jest odrzucana na poziomie istotności α, jeżeli ) 1 n 1 n X µ 0 ) 2 n X i X) > F α 2 1,n 1 Ponieważ t v = F 1,v, więc ) jest równoważne ) Test ) nazywa się testem Studenta X µ 0 n > t α S n 1 28

4.4 Moc testu Moc testu Określenie Θ 1 θ E θ φx) = P θ {φx) = 1} Moc testu - przykład Model gaussowski σ 2 znana): H 0 : µ µ 0 vs H 1 : µ > µ 0 Niech µ 0 R. R n, { N µ1 n, σ 2 I n ), θ = µ R }) Θ = R Θ 0 =, µ 0 Θ 1 = µ 0, ) H 0 : µ µ 0 vs H 1 : µ > µ 0 Obszar krytyczny testu X µ 0 n > u1 α σ Moc testu - przykład Model gaussowski σ 2 znana): H 0 : µ µ 0 vs H 1 : µ > µ 0 Niech µ > µ 0. Prawdopodobieństwo odrzucenia H 0 { } X µ0 P µ n > u1 α = σ { X µ P µ n > u1 α µ µ } 0 n = σ σ 1 Φ u 1 α µ µ ) 0 n σ Moc testu jest zależna od µ µ 0 )/σ 29

4.5 Liczność próby Liczność próby Model gaussowski σ 2 znana): H 0 : µ µ 0 vs H 1 : µ > µ 0 Niech µ µ 0 )/σ = x 0 będzie daną liczbą. Powiedzmy, że interesuje nas osiągnięcie dla tej wartości mocy co najmniej γ. Szukamy takiego n, że 1 Φu 1 α x 0 n) γ Rozwiązanie: Stąd u 1 α x 0 n u1 γ [ u1 α u 1 γ n x 0 ] 2 minimalne n x 0 0.6 0.7 0.8 0.85 0.9 0.95 0.01 48987 61720 78488 89783 105073 129946 0.1 489 617 784 897 1050 1299 0.2 122 154 196 224 262 324 0.3 54 68 87 99 116 144 0.4 30 38 49 56 65 81 0.5 19 24 31 35 42 51 0.6 13 17 21 24 29 36 0.7 9 12 16 18 21 26 0.8 7 9 12 14 16 20 0.9 6 7 9 11 12 16 1 4 6 7 8 10 12 30