Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka Wnioskowanie statystyczne. Estymacja i estymatory. Dr Anna ADRIAN Paw B5, pok407

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

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.

Lista 6. Estymacja punktowa

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

Ćwiczenie 2 ESTYMACJA STATYSTYCZNA

Estymacja przedziałowa - przedziały ufności

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

STATYSTYKA MATEMATYCZNA

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

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

Estymacja przedziałowa

Wykład 10 Wnioskowanie o proporcjach

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

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

Statystyka i opracowanie danych W3: Wprowadzenie do statystycznej analizy danych Podstawy wnioskowania statystycznego. Estymacja i estymatory

ZAGADNIENIE ESTYMACJI. ESTYMACJA PUNKTOWA I PRZEDZIAŁOWA

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

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

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

Statystyka matematyczna. Wykład II. Estymacja punktowa

Rozkłady statystyk z próby

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

Ćwiczenie nr 14. Porównanie doświadczalnego rozkładu liczby zliczeń w zadanym przedziale czasu z rozkładem Poissona

Estymacja przedziałowa:

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

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

16 Przedziały ufności

Estymacja parametrów populacji

Statystyka opisowa. () Statystyka opisowa 24 maja / 8

θx θ 1, dla 0 < x < 1, 0, poza tym,

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

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

Wykład 11 ( ). Przedziały ufności dla średniej

Charakterystyki liczbowe zmiennych losowych: wartość oczekiwana i wariancja

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

Estymacja przedziałowa - przedziały ufności

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

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

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

Statystyka matematyczna dla leśników

Kurs Prawdopodobieństwo Wzory

Rozkłady statystyk z próby Twierdzenia graniczne

1 Dwuwymiarowa zmienna losowa

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

Estymatory nieobciążone o minimalnej wariancji

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

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

1 Testy statystyczne. 2 Rodzaje testów

ANALIZA DANYCH DYSKRETNYCH

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

Modele probabilistyczne zjawisk losowych

0.1 ROZKŁADY WYBRANYCH STATYSTYK

Estymacja punktowa i przedziałowa

Laboratorium Metrologii I Nr ćwicz. Opracowanie serii wyników pomiaru 4

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

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

Statystyczny opis danych - parametry

Statystyka Inżynierska

Komputerowa analiza danych doświadczalnych

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

Twierdzenia graniczne:

Rozkład χ 2 = + 2π 2. Niech zmienna losowa x ma rozkład normalnyn(x; µ,σ). Znajdziemy rozkład zmiennej:

TESTY LOSOWOŚCI. Badanie losowości próby - test serii.

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

STATYSTYKA OPISOWA I PROJEKTOWANIE EKSPERYMENTU dr inż Krzysztof Bryś

Księga Jakości Laboratorium

χ 2 = + 2π 2 Niech zmienna losowa x ma rozkład normalnyn(x; µ,σ). Znajdziemy rozkład zmiennej: σ

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

STATYSTYKA I ANALIZA DANYCH

2.1. Studium przypadku 1

Liczebnośd (w tys.) n

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

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

Parametryczne Testy Istotności

ZMIENNA LOSOWA I JEJ PARAMETRY -powtórzenie

PODSTAWY BIOSTATYSTYKI ĆWICZENIA

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,

Statystyka Matematyczna Anna Janicka

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

Komputerowa analiza danych doświadczalnych

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

STATYSTYKA OPISOWA PODSTAWOWE WZORY

STATYSTYKA OPISOWA PODSTAWOWE WZORY

Elementy modelowania matematycznego

STATYSTKA I ANALIZA DANYCH LAB II

ZBIEŻNOŚĆ CIĄGU ZMIENNYCH LOSOWYCH. TWIERDZENIA GRANICZNE

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

PODSTAWY PROBABILISTYKI Z PRZYKŁADAMI ZASTOSOWAŃ W INFORMATYCE

PODSTAWY OPRACOWANIA WYNIKÓW POMIARÓW Z ELEMENTAMI ANALIZY NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

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

Estymacja parametrów rozkładu cechy

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

ZSTA LMO Zadania na ćwiczenia

Miary rozproszenia. Miary położenia. Wariancja. Średnia. Dla danych indywidualnych: Dla danych indywidualnych: s 2 = 1 n. (x i x) 2. x i.

STATYSTYKA OPISOWA WYKŁAD 1 i 2

Punktowe procesy niejednorodne

Na podstawie dokonanych obserwacji:

Miary położenia. Miary rozproszenia. Średnia. Wariancja. Dla danych indywidualnych: Dla danych indywidualnych: s 2 = 1 n. (x i x) 2. x i.

Transkrypt:

Rachek rawdoodobieństwa i statystyka Wioskowaie statystycze. Estymacja i estymatory Dr Aa ADRIAN Paw B5, ok407 ada@agh.ed.l

Estymacja arametrycza Podstawowym arzędziem szacowaia iezaego arametr jest estymator obliczoy a odstawie róby.. dla wartości oczekiwaej jest to średia arytmetycza. Liczba możliwych estymatorów kokretego arametr rozkład może być dża ale, bierze się od wagę tylko te, które osiadają określoe właściwości cechy. Estymator ma być zgody, ieobciążoy i ajefektywiejszy. Ze względ a formę wyik estymacji wyróżimy Estymacja ktowa gdy szacjemy liczbową wartość określoego arametr rozkład cechy w całej olacji Estymacja rzedziałowa gdy wyzaczamy graice rzedział liczbowego, w których, z określoym rawdoodobieństwem, mieści się rawdziwa wartość szacowaego arametr.

Estymator NMW Def. Niech θbędzie liczbąrzeczywistąozaczająca iezay arametr olacji. Nieobciążoym estymatorem ˆ θ arametr θ, azywamy estymatorem,,... ieobciążoym o miimalej wariacji estymatorem NMW, jeśli wśród wszystkich ieobciążoych estymatorów szacowaego arametr, ie istieje estymator, którego wariacja byłaby miejsza dla jakiejś wartości θ. Czyli dla wszystkich możliwych wartości θi wszystkich ieobciążoych estymatorów ~ ~ θ T,,... ~ Var ˆ θ Var θ

Błąd średiokwadratowy estymatora Błędem średiokwadratowym estymatora θˆ, azywamy wartość średią kwadrat odległości µ θˆ θ Dla każdego estymatora θˆ jego błąd średiokwadratowy jest smą jego wariacji i kwadrat obciążeia µ ˆ σ + µ ˆ ~ θ θ θ θ θ Błędem stadardowym estymatora θˆ arametr θazywamy dowoly estymator jego odchyleia stadardowego SE ~ S

Przykłady estymatorów ktowych Estymatorem zgodym, ieobciążoym i ajefektywiejszym dla wartości oczekiwaej w olacji jest średia arytmetycza i i Mediaa wyzaczoa z róby jest ieobciążoym ale miej efektywym od średiej arytmetyczej estymatorem wartości oczekiwaej

Przykłady estymatorów ktowych Niech m ozacza liczbęwyróżioych elemetów w róbie elemetowej. liczbęwyrobów wadliwych, wtedy statystyka będąca częstością w róbie P m jest estymatorem zgodym, ieobciążoym i ajefektywiejszym frakcji P w olacji

Przykłady estymatorów ktowych S i i S jest estymatorem zgodym ale obciążoym wariacji w całej olacji. Wskazówka: tego wzor żywamy obliczając wariacjęz całej olacji, atomiast do estymacji a odstawie róbki ależy wyik z róby omożyć rzez wsółczyik /-

Obciążoość i ieobciążoość estymatora Odchyleie stadardowe dae wzorem s i i jest estymatorem obciążoym odchyleia stadardowego w całej olacji, a ieobciążoym jest odchyleie obliczoe z wzor s i i

Estymator obciążoy wariacji ] [ E E s E i i + + k j k j i i k k j j i i i i E E E E E ] [ s i i i i Estymator wariacji Stąd obliczymy Obliczmy: Zatem: ] [ D E E E s E

Estymator asymtotyczie ieobciążoy D D D s b s s ] [ D D s E s E Def: Estymator T jest asymtotyczie ieobciążoy, jeśli 0 lim T b Stąd dla rzyjmje się s jako estymator wariacji

Przedziały fości dla klasyczych arametrów statystyczych Estymacja rzedziałowa olega a wyzaczei graic rzedział liczbowego, w którym, z określoym rawdoodobieństwem, rówym -, zawiera się wartość szacowaego arametr

Estymacja rzedziałowa P Θ d,..., < Θ < Θ g,..., - Losowy rzedział Θd,Θg azywa się rzedziałem fości arametr Θ Graice rzedział fości są fkcjami zmieych losowych,..., - azywamy oziomem fości lb wsółczyikiem fości Zwykle rzyjmje się - 0,99 lb 0,95 lb 0,90 w zależości od rozatrywaego zagadieia

Metodologia kostrowaia rzedziałów fości Pktem wyjścia rzy wyzaczai rzedziałów fości jest zalezieie takiej fkcji ktowego estymatora wielkości as iteresjącej oraz arametrów rozkład olacji, której rozkład ie zależy od żadych iezaych wielkości. Jest to rozkład odiesieia dla daego roblem Szkaąfkcjąjest U Rozkładem odiesieia jest N0, σ µ Zabieg osłgiwaia sięzmieąlosowąo zaym rozkładzie odiesieia jest wsóly dla wszystkich zadańbdowy rzedziałów fości i dla roblem testowaia hiotez

Przedział fości dla wartości oczekiwaej gdy zae jest odchyleie stadardowe σ P σ µ < < + σ Poziom fości Φ -/ - / - σ, + µ σ / / - / 0 -/

Praktycza realizacja rzedziałów fości dla µ, dla rostych rób losowych o liczościach5, z rozkład N 0, dla oziom fości - 0.9

Wyzaczaie miimalej liczości róby σ µ P Błąd średiej róbkowej ie rzekracza, a oziomie -, wartości σ Dłgość rzedział fości jest tym miejsza im licziejsza jest róbka, Jeśli chcemy by błąd średiej ie rzekraczał zadaej z góry wartości d d σ Liczebość róbki msi sełiać rówaie d σ

Przedział fości dla wartości oczekiwaej, gdy odchyleie stadardowe jest iezae Szkaąfkcjąjest t m s Rozkładem odiesieia jest rozkład Stdeta z - stoiami swobody, ie zależy od arametr σ ale od arametr S, S jest odchyleiem stadardowym obliczoym z róby.

Przedział fości dla wartości oczekiwaej, gdy odchyleie stadardowe jest iezae P Przedziałfości dla wartości oczekiwaej ma wtedy ostać S t, < µ < + t, S gdzie wartośćt,-, jest kwatylemrzęd, z - stoiami swobody Dłgośćrzedział wyosi t,- S/ -

Zadaie Dokoao 0 omiarów ciśieia wody a ostatim iętrze blok 5 iętrowego i okazało się, że średie ciśieie wyosiło, odczas gdy wariacja wyiosła 4,4. Zaleźćliczbowe wartości krańców rzedziałów fości dla wartości oczekiwaej rzyjmjąc oziom fości - 0,95-0,90-0,98

Kwatyle t -, rzęd -,rozkład Stdeta o stoiach swobody - 0.6 0.75 0.9 0.95 0.975 0.99 0.995 0.997 5 0.999 0.999 5 0.35.000 3.078 6.34.706 3.8 63.657 7.3 38.3 636.6 0.89 0.86.886.90 4.303 6.965 9.95 4.089.37 3.598 3 0.77 0.765.638.353 3.8 4.54 5.84 7.453 0.4.94 4 0.7 0.74.533.3.776 3.747 4.604 5.598 7.73 8.60 5 0.67 0.77.476.05.57 3.365 4.03 4.773 5.893 6.869 6 0.65 0.78.440.943.447 3.43 3.707 4.37 5.08 5.959 7 0.63 0.7.45.895.365.998 3.499 4.09 4.785 5.408 8 0.6 0.706.397.860.306.896 3.355 3.833 4.50 5.04 9 0.6 0.703.383.833.6.8 3.50 3.690 4.97 4.78 0 0.60 0.700.37.8.8.764 3.69 3.58 4.44 4.587 0.60 0.697.363.796.0.78 3.06 3.497 4.05 4.437 0.59 0.695.356.78.79.68 3.055 3.48 3.930 4.38 3 0.59 0.694.350.77.60.650 3.0 3.37 3.85 4. 4 0.58 0.69.345.76.45.64.977 3.36 3.787 4.40 5 0.58 0.69.34.753.3.60.947 3.86 3.733 4.073 6 0.58 0.690.337.746.0.583.9 3.5 3.686 4.05 7 0.57 0.689.333.740.0.567.898 3. 3.646 3.965

Przedział fości dla wartości oczekiwaej, gdy iezay jest rozkład w olacji W raktyce często ie zay jest rozkład cechy w olacji i brak jest odstaw do rzyjęcia, że jest o ormaly. Wiadomo, że średia arytmetycza wyzaczoa z róby o dowolym rozkładzie jest zmieąlosowąo rozkładzie Nm, σ/, dlatego Niezae σmoża rzybliżyćobliczoym z dżej róby odchyleiem stadardowym S σ µ σ + < < P µ + < < s s P

Przedziałfości dla wariacji w olacji ormalej Przedziałjest zbdoway w oarci o statystykę χ s / σ,która ma rozkład χ o - stoiach swobody. W rozkładzie χ określa siędwie wartości, sełiające odowiedio rówości P χ χ, P χ χ,

Przedziałfości dla wariacji w olacji ormalej Z odaych wzorów wyika, że ; Po rzekształcei których otrzymjemy rzedział fości dla wariacji χ χ χ < <,, P χ σ χ < <,, S P χ σ χ < <,, S S P

Zadaie Odchyleie stadardowe σbłęd rzyrząd omiarowego jest iezae. Zakładamy, że rozkład błędów omiarów jest rozkładem ormalym. Przerowadzoo 0 omiarów i otrzymao astęjące wyiki {7; 7,5; 8,5; 8; 6; 7,5; 6,5; 5;5 7,5; 6 } Wyzaczyćliczbowe wartości krańców rzedziałów fości dla Wartości oczekiwaej Dla odchyleia stadardowego Na oziomie fości - 0,95

Przedziały fości dla roorcji Oierając sięa częstości skostrjemy rzedziały fości dla roorcji. Jeśli róba losowa iezależych zmieych o rozkładzie ktowym P-P0 jest dostateczie licza, by móc skorzystaćz rzybliżeia rozkładem N0,, statystyki * Wówczas ˆ ˆ ˆ ˆ P ˆ ˆ ˆ

Zastosowaie Agecja badająca w 000 rok oiie Polaków a odstawie 000 elemetowej róby stwierdziła, że 57% oiera wejście Polski do Uii. Uzając, ze mamy do czyieia z rozkładem dwktowym skostrjemy rzedziałfości a oziomie 0,95 dla roorcji Polaków oierających wejście Polski do UE Próba o 000 jest dostateczie licza by skorzystać ze rozkład statystyki * Przedział95% fości to [0,54,0,60], atomiast wielkość 0,57-0,57/000 0,0056 moża zaćza błąd stadardowy otrzymaej częstości, w jęci rocetowym wyosi o około,6%

Przedział fości dla roorcji + ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ P Waże jest aby amiętać jakie są miimale wymagaia a liczość róby i roorcję, by móc rozkład odaej w * statystyki rzybliżać rozkładem N0,

Zadaie Odchyleie stadardowe σbłęd rzyrząd omiarowego jest iezae. Zakładamy, że rozkład błędów omiarów jest rozkładem ormalym. Przerowadzoo 0 omiarów i otrzymao astęjące wyiki {7; 7,5; 8,5; 8; 6; 7,5; 6,5; 5,5;7,5; 6 } Na oziomie fości - 0,95 wyzaczyćliczbowe wartości krańców rzedziałów fości dla wartości oczekiwaej odchyleia stadardowego