Estymacja przedziałowa



Podobne dokumenty
Estymacja. Dr Joanna Banaś Zakład Badań Systemowych Instytut Sztucznej Inteligencji i Metod Matematycznych. Wykład 7

Korelacja i regresja. Dr Joanna Banaś Zakład Badań Systemowych Instytut Sztucznej Inteligencji i Metod Matematycznych. Wykład 12

PRZEDZIAŁY UFNOŚCI. Niech θ - nieznany parametr rozkładu cechy X. Niech α będzie liczbą z przedziału (0, 1).

X i. X = 1 n. i=1. wartość tej statystyki nazywana jest wartością średnią empiryczną i oznaczamy ją symbolem x, przy czym x = 1. (X i X) 2.

Statystyka i Opracowanie Danych. W7. Estymacja i estymatory. Dr Anna ADRIAN Paw B5, pok407

ZAGADNIENIE ESTYMACJI. ESTYMACJA PUNKTOWA I PRZEDZIAŁOWA

Ćwiczenie 2 ESTYMACJA STATYSTYCZNA

STATYSTYKA I ANALIZA DANYCH

Lista 6. Estymacja punktowa

PODSTAWY BIOSTATYSTYKI ĆWICZENIA

Zadanie 2 Niech,,, będą niezależnymi zmiennymi losowymi o identycznym rozkładzie,.

1. Wnioskowanie statystyczne. Ponadto mianem statystyki określa się także funkcje zmiennych losowych o

3. Tworzenie próby, błąd przypadkowy (próbkowania) 5. Błąd standardowy średniej arytmetycznej

Zdarzenia losowe, definicja prawdopodobieństwa, zmienne losowe

PODSTAWY OPRACOWANIA WYNIKÓW POMIARÓW Z ELEMENTAMI ANALIZY NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

Estymacja: Punktowa (ocena, błędy szacunku) Przedziałowa (przedział ufności)

L.Kowalski zadania ze statystyki matematycznej-zestaw 3 ZADANIA - ZESTAW 3

16 Przedziały ufności

Podstawowe oznaczenia i wzory stosowane na wykładzie i laboratorium Część I: estymacja

Niezależność zmiennych, funkcje i charakterystyki wektora losowego, centralne twierdzenia graniczne

Weryfikacja hipotez statystycznych, parametryczne testy istotności w populacji

0.1 ROZKŁADY WYBRANYCH STATYSTYK

ANALIZA DANYCH DYSKRETNYCH

Statystyka opisowa. (n m n m 1 ) h (n m n m 1 ) + (n m n m+1 ) 2 +1), gdy n jest parzyste

Metrologia: miary dokładności. dr inż. Paweł Zalewski Akademia Morska w Szczecinie

θx θ 1, dla 0 < x < 1, 0, poza tym,

Miary położenia (tendencji centralnej) to tzw. miary przeciętne charakteryzujące średni lub typowy poziom wartości cechy.

Elementy statystyki opisowej Izolda Gorgol wyciąg z prezentacji (wykład I)

POLITECHNIKA OPOLSKA

Statystyka opisowa. () Statystyka opisowa 24 maja / 8

KURS STATYSTYKA. Lekcja 3 Parametryczne testy istotności ZADANIE DOMOWE. Strona 1

Wykład 5 Przedziały ufności. Przedział ufności, gdy znane jest σ. Opis słowny / 2

Charakterystyki liczbowe zmiennych losowych: wartość oczekiwana i wariancja

Testowanie hipotez. H 1 : µ 15 lub H 1 : µ < 15 lub H 1 : µ > 15

STATYSTYKA MATEMATYCZNA

STATYSTYKA OPISOWA WYKŁAD 1 i 2

1 Dwuwymiarowa zmienna losowa

Elementy modelowania matematycznego

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka W12: Statystyczna analiza danych jakościowych. Dr Anna ADRIAN Paw B5, pok 407 adan@agh.edu.

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

Ćwiczenia rachunkowe TEST ZGODNOŚCI χ 2 PEARSONA ROZKŁAD GAUSSA

Statystyka matematyczna. Wykład II. Estymacja punktowa

Podstawowe pojęcia. Próba losowa. Badanie próby losowej

d wymiarowy wektor losowy Niech (Ω, S, P) przestrzeń probabilistyczna Definicja Odwzorowanie X: Ω R nazywamy 1-wymiarowym wektorem

Parametryczne Testy Istotności

1 Zmienne losowe. Własności dystrybuanty F (x) = P (X < x): F1. 0 F (x) 1 dla każdego x R, F2. lim F (x) = 0 oraz lim F (x) = 1,

Trzeba pokazać, że dla każdego c 0 c Mc 0. ) = oraz det( ) det( ) det( ) jest macierzą idempotentną? Proszę odpowiedzieć w

TESTY LOSOWOŚCI. Badanie losowości próby - test serii.

40:5. 40:5 = υ5 5p 40, 40:5 = p 40.

n n X n = σ σ = n n n Ponieważ zmienna losowa standaryzowana ma rozkład normalny N(0, 1), więc

Wykład 11 ( ). Przedziały ufności dla średniej

będą niezależnymi zmiennymi losowymi z rozkładu jednostajnego na przedziale ( 0,

SIGMA KWADRAT LUBELSKI KONKURS STATYSTYCZNO- DEMOGRAFICZNY

Metoda łączona. Wykład 7 Dwie niezależne próby. Standardowy błąd dla różnicy dwóch średnich. Metoda zwykła (niełączona) n2 2

Plan wykładu. Analiza danych Wykład 1: Statystyka opisowa. Literatura. Podstawowe pojęcia

Moda (Mo, D) wartość cechy występującej najczęściej (najliczniej).

Wokół testu Studenta 1. Wprowadzenie Rozkłady prawdopodobieństwa występujące w testowaniu hipotez dotyczących rozkładów normalnych

Estymacja parametrów populacji

STATYSTKA I ANALIZA DANYCH LAB II

Estymacja przedziałowa:

Rozkład normalny (Gaussa)

Estymacja przedziałowa - przedziały ufności

Twierdzenia graniczne:

Lista 5. Odp. 1. xf(x)dx = xdx = 1 2 E [X] = 1. Pr(X > 3/4) E [X] 3/4 = 2 3. Zadanie 3. Zmienne losowe X i (i = 1, 2, 3, 4) są niezależne o tym samym

Estymatory nieobciążone o minimalnej wariancji

STATYSTYKA OPISOWA I PROJEKTOWANIE EKSPERYMENTU dr inż Krzysztof Bryś

ZBIEŻNOŚĆ CIĄGU ZMIENNYCH LOSOWYCH. TWIERDZENIA GRANICZNE

O pewnych zastosowaniach rachunku różniczkowego funkcji dwóch zmiennych w ekonomii

O liczbach naturalnych, których suma równa się iloczynowi

MIANO ROZTWORU TITRANTA. Analiza statystyczna wyników oznaczeń

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

1 Układy równań liniowych

Testy zgodności. Dr Joanna Banaś Zakład Badań Systemowych Instytut Sztucznej Inteligencji i Metod Matematycznych. Wykład 11

Statystyka. Katarzyna Chudy Laskowska

Modele tendencji rozwojowej STATYSTYKA OPISOWA. Dr Alina Gleska. Instytut Matematyki WE PP. 18 listopada 2017

P = 27, 8 27, 9 27 ). Przechodząc do granicy otrzymamy lim P(Y n > Y n+1 ) = P(Z 1 0 > Z 2 X 2 X 1 = 0)π 0 + P(Z 1 1 > Z 2 X 2 X 1 = 1)π 1 +

Elementy statystyki opisowej, podstawowe pojęcia statystyki matematycznej

Pojcie estymacji. Metody probabilistyczne i statystyka Wykład 9: Estymacja punktowa. Własnoci estymatorów. Rozkłady statystyk z próby.

STATYSTYCZNA OCENA WYNIKÓW POMIARÓW.

WYKŁAD 1. Zdarzenia losowe i prawdopodobieństwo Zmienna losowa i jej rozkłady

ma rozkład złożony Poissona z oczekiwaną liczbą szkód równą λ i rozkładem wartości pojedynczej szkody takim, że Pr( Y

Obserwacje odstające mają duży wpływ na średnią średnia nie jest odporna.

Estymacja punktowa i przedziałowa

Ćwiczenia nr 5. TEMATYKA: Regresja liniowa dla prostej i płaszczyzny

3. Regresja liniowa Założenia dotyczące modelu regresji liniowej

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych (w zakresie materiału przedstawionego na wykładzie organizacyjnym)

Wnioskowanie statystyczne. Statystyka w 5

Porównanie dwu populacji

ZBIÓR LICZB RZECZYWISTYCH - DZIAŁANIA ALGEBRAICZNE

LABORATORIUM Populacja Generalna (PG) 2. Próba (P n ) 3. Kryterium 3σ 4. Błąd Średniej Arytmetycznej 5. Estymatory 6. Teoria Estymacji (cz.

LABORATORIUM METROLOGII

Podstawy chemii. Natura pomiaru. masa 20 ± 1 g

ZMIENNA LOSOWA I JEJ PARAMETRY -powtórzenie

RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA I STATYSTYKA MATEMATYCZNA

t - kwantyl rozkładu t-studenta rzędu p o f stopniach swobody

są niezależnymi zmiennymi losowymi o jednakowym rozkładzie Poissona z wartością oczekiwaną λ równą 10. Obliczyć v = var( X

(X i X) 2. n 1. X m S

Transkrypt:

Metody probabilistycze i statystyka Estymacja przedziałowa Dr Joaa Baaś Zakład Badań Systemowych Istytut Sztuczej Iteligecji i Metod Matematyczych Wydział Iformatyki Politechiki Szczecińskiej

Metody probabilistycze i statystyka. Estymacja przedziałowa Estymacja przedziałowa metoda wyzaczeia takiego przedziału liczbowego, aby z prawdopodobieństwem bliskim 1 moża było oczekiwać, że prawdziwa wartość iteresującego as parametru rozkładu cechy X zajduje się wewątrz tego przedziału θ iezay parametr zmieej losowej X, (X 1,, X próba losowa Jeżeli (0,1 i U = U ( X 1,..., X oraz U = U ( X 1,..., X dwiema statystykami takimi, że U < U oraz (.1 to przedział losowy (. ( U 1 P U azywamy przedziałem ufości dla parametru θ a poziomie ufości 1 < θ < = ( U, U są Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Realizacja przedziału ufości (.3 Uwagi a Jeżeli (x 1,, x jest próbką wartości cechy X i obliczymy wartości statystyk u = U ( x,..., x oraz u = U ( x,..., x, 1 1 ( to otrzymamy przedział rzeczywisty u, u, który jest jedą z wielu realizacji przedziału ufości (. Liczby u i u azywamy odpowiedio oceami dolą i górą parametru θ b Dla różych próbek wartości cechy X będziemy otrzymywać róże realizacje przedziałów ufości, lecz p. dla = 0.01 parametr będzie do ich ależał w 99 przypadkach a 100 próbek Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wartości oczekiwaej model 1 (.4 Wartość oczekiwaa Model 1 (rozkład ormaly, zaa wariacja X zmiea losowa o rozkładzie ormalym N(m,σ, wariacja σ = D X jest zaa 1 Średia z próby X = ( X 1 +... + X ma rozkład N ( m, σ, zatem statystyka X m X m U = = ma rozkład N(0,1 i dla dowolego (0,1 istieje u takie, że σ σ P( u < U < u = 1 u 1 0.1 f ( x 0 N(0,1 Rys..1. Gęstość rozkładu N(0,1 u Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wartości oczekiwaej model 1 Dalej dostajemy Φ ( u = 1, zatem u jest kwatylem rozkładu ormalego N(0,1 rzędu 1, odczytywaym z tablic, który będziemy ozaczać przez u 1 ( W rezultacie X m 1 = P u(1 < σ < u(1 σ σ = P u(1 < X m < u(1 ( ( σ σ (1 (1 = P X u < m < X + u Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wartości oczekiwaej model 1 Otrzymujemy przedział ufości dla wartości oczekiwaej a poziomie ufości 1 (1 σ X u, X u (1 σ + z realizacją dla próbki (x 1,, x Przykład (do modelu 1 Dokoao 100 pomiarów ciśieia wody pewym przyrządem Wielkość pomiaru to zmiea losowa X o rozkładzie ormalym N(m,σ, gdzie odchyleie stadardowe σ jest dla tego przyrządu zae i wyosi.1 Przyrząd mierzy bez błędu systematyczego, tz. EX = m Średia z próbki wyosi.1 ( ( (1 σ, (1 x u σ x + u Oszacować iezae średie ciśieie wody przedziałem ufości a poziomie ufości 0.95 Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wartości oczekiwaej model Model (rozkład ormaly, wariacja iezaa X zmiea losowa o rozkładzie ormalym N(m,σ, wariacja σ = D X ie jest zaa 1 1 Jeśli X = X +... + X i S = X X, ( ( 1 = 1 i i X m t = 1 S ma rozkład Studeta z 1 stopiami swobody Obszar ufości jest kostruoway aalogiczie do Modelu 1 Z tablic kwatyli rozkładu Studeta z 1 stopiami swobody odczytujemy kwatyl t(1 rzędu taki, że, 1 1 P t(1, 1 < t < t(1, 1 = 1 ( t(1, 1 1 0.1 to statystyka f ( x 0 Opracowała Joaa Baaś t t(1, 1 Rys... Gęstość rozkładu t

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wartości oczekiwaej model Po przekształceiach otrzymujemy przedział ufości dla wartości oczekiwaej a poziomie ufości 1 z realizacją dla próbki (x 1,, x Przykład (do modelu S S ( X t(1, 1, X + t(1, 1 1 1 s s ( x t(1, 1, x + t(1, 1 1 1 Przeprowadzoo 10 iezależych pomiarów wartości przyspieszeia ziemskiego w pewym pukcie, otrzymując (w cm/s : 980,1 978,9 977,3 979, 978, 981,0 980,5 976,9 979,3 978,6 Wielkość pomiaru to zmiea losowa o rozkładzie ormalym N(m,σ Przyrząd pomiarowy mierzy bez błędu systematyczego Wyzaczyć 99 % realizację przedziału ufości dla wartości przeciętej przyspieszeia ziemskiego Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wartości oczekiwaej model 3 Model 3 (rozkład iezay, duża próba 100 X zmiea losowa o iezaym rozkładzie, istieją wartość oczekiwaa EX = m i wariacja σ = D X > 0 Jeśli próba jest duża ( 100, to statystyka X m U = σ ma rozkład w przybliżeiu ormaly N(0,1 1 Poieważ próba jest duża, przyjmujemy σ S = X X Powtarzając przekształceia aalogiczie do Modelu 1, otrzymujemy a poziomie ufości przedział z realizacją ( (1 S, (1 S X u X + u ( (1 s, (1 s x u x + u i= 1 ( i Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wariacji i odchyleia stadardowego model 1 (.5 Wariacja i odchyleie stadardowe Model 1 (rozkład ormaly, parametry iezae X zmiea losowa o rozkładzie ormalym N(m,σ, parametry m i σ ie są zae 1 Jeśli S = ( to statystka X 1 i X, i= S χ = σ f ( x ma rozkład χ z 1 stopiami swobody Dla dowolego (0,1 istieją kwatyle rzędu rozkładu χ i 1 z 1 stopiami swobody takie, że ( P χ (, 1 < χ < χ (1, 1 = 1 Rys..3. Gęstość rozkładu χ 1 χ 0 χ (, 1 χ (1, 1 x Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wariacji i odchyleia stadardowego model 1 Dalej dostajemy S 1 = P χ (, 1 < < χ (1, 1 σ 1 σ 1 = P < < χ (1, 1 S χ (, 1 S S = P < σ < χ (1, 1 χ (, 1 Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wariacji i odchyleia stadardowego model 1 W rezultacie otrzymujemy przedział ufości dla wariacji S S, χ (1, 1 χ (, 1 i dla odchyleia stadardowego a poziomie ufości 1 Przykład (do modelu 1 W celu oszacowaia dokładości przyrządu pomiarowego, dokoao im 9 iezależych pomiarów pewej wielkości fizyczej Otrzymao odchyleie stadardowe z próbki 0.5 S S, χ (1, 1 χ (, 1 Wielkość pomiaru to zmiea losowa o rozkładzie ormalym N(m,σ Na poziomie ufości 0.9 oszacować przedziałem ufości odchyleie stadardowe, które przyjmujemy za miarę dokładości przyrządu Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wariacji i odchyleia stadardowego model Model (rozkład ormaly, parametry iezae, duża próba 50 X zmiea losowa o rozkładzie ormalym N(m,σ, parametry m i σ ie są zae Jeśli próba jest duża ( 50, to statystyka S S χ = = σ σ ma w przybliżeiu rozkład ormaly N a więc statystyka U = χ 3 ma rozkład ormaly N(0,1 Wtedy dla (0,1 otrzymujemy ( 3,1, ( P u(1 < χ 3 < u(1 = 1 Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wariacji i odchyleia stadardowego model Dalej dostajemy S 1 = P 3 u(1 < < 3 + u(1 σ 3 u(1 S 3 u(1 = P 1 < < 1 + σ 0 S S < σ < 1+ 1 P u u (1 (1 Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedziały ufości dla wariacji i odchyleia stadardowego model 1 W rezultacie otrzymujemy przedział ufości dla odchyleia stadardowego S S, 1+ 1 u u(1 (1 i dla wariacji a poziomie ufości 1 S, S u(1 u(1 1 1 + Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedział ufości dla wskaźika struktury (.6 Wskaźik struktury Model (rozkład 0-1, parametr p iezay, duża próba 100 X zmiea losowa o rozkładzie 0-1, parametr p ie jest zay Jeśli próba jest duża ( 100, to statystyka M p = gdzie M ozacza zmieą losową, której wartościami są liczby wyróżioych elemetów w -elemetowej próbce, ma w przybliżeiu rozkład ormaly p(1 p N p,, Wtedy statystyka ma rozkład N(0,1 U = M p p(1 p ( Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedział ufości dla wskaźika struktury Dla (0,1 otrzymujemy M p 1 = P u(1 < < u(1 (1 p p ( (1 (1 M p p M p p (1 (1 = P u < p < + u Końce przedziału zależą od p, które ie jest zae, ale wobec M 100, moża dla uproszczeia przyjąć p Otrzymujemy realizację przedziału ufości dla próbki (x 1,, x m m m m m (1 (1 m u(1 < p < + u(1 Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Przedział ufości dla wskaźika struktury Przykład 350 losowo wybraych wyrobów Zalezioo 31 wyrobów wadliwych Wykorzystując wyik badaia kotrolego podać 99 % realizację przedziału ufości dla frakcji wyrobów dobrych w całej partii produkowaych wyrobów Opracowała Joaa Baaś

Metody probabilistycze i statystyka Dziękuję za uwagę Opracowała Joaa Baaś