Bài giảng Xác suất thống kê - Phần 2: Thống kê toán - Chu Bình Minh
1.1 KHÁI NIỆM
Từ biến ngẫu nhiên gốc X ta lập mẫu ngẫu nhiên
= (𝑋1, 𝑋2, , 𝑋𝑛)
Và từ mẫu này ta xây dựng thống kê
𝜃 = 𝑓(𝑋1, 𝑋2, , 𝑋𝑛)
Nếu ta sử dụng thống kê 𝜃 để ước lượng cho 𝜃 thì ta gọi
là ước lượng điểm.
Có rất nhiều cách để ước lượng cho θ nhưng trong phạm
vi bài giảng này chỉ trình bày loại ước lượng đơn giản
nhất và ước lượng hiệu quả nhất.1.2 ƯỚC LƯỢNG KHÔNG CHỆCH
Khi dùng thống kê 𝜃 để ước lượng cho θ ta không thể căn
cứ vào một vài trường hợp cụ thể mà kết luật được mà cần
phải dựa vào giá trị trung bình của nó, do vậy ta có định
nghĩa:
Định nghĩa
Thống kê 𝜃 gọi là ước lượng không chệch của θ nếu
Ngược lại gọi là ước lượng chệch.
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Xác suất thống kê - Phần 2: Thống kê toán - Chu Bình Minh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Xác suất thống kê - Phần 2: Thống kê toán - Chu Bình Minh
Giảng viên: Chu Bình Minh Bài giảng Xác suất thống kê Nam Dinh,Februay, 2008 PHẦN 2 THỐNG KÊ TOÁN CHÖÔNG 5: LYÙ THUYEÁT ÖÔÙC LÖÔÏNG BÀI TOÁN: Cho biến ngẫu nhiên gốc X với quy luật phân phối xác suất đã biết song chưa biết tham số θ. Ta phải ước lượng cho tham số θ. 1 PHƯƠNG PHÁP ƯỚC ĐIỂM 1.1 KHÁI NIỆM Từ biến ngẫu nhiên gốc X ta lập mẫu ngẫu nhiên 𝑊𝑛 = (𝑋1 ,𝑋2 , ,𝑋𝑛) Và từ mẫu này ta xây dựng thống kê 𝜃 = 𝑓(𝑋1 ,𝑋2 , ,𝑋𝑛) Nếu ta sử dụng thống kê 𝜃 để ước lượng cho 𝜃 thì ta gọi là ước lượng điểm. Có rất nhiều cách để ước lượng cho θ nhưng trong phạm vi bài giảng này chỉ trình bày loại ước lượng đơn giản nhất và ước lượng hiệu quả nhất. 1.2 ƯỚC LƯỢNG KHÔNG CHỆCH Khi dùng thống kê 𝜃 để ước lượng cho θ ta không thể căn cứ vào một vài trường hợp cụ thể mà kết luật được mà cần phải dựa vào giá trị trung bình của nó, do vậy ta có định nghĩa: Định nghĩa Thống kê 𝜃 gọi là ước lượng không chệch của θ nếu 𝐸𝜃 = 𝜃. Ngược lại gọi là ước lượng chệch. 1.2 ƯỚC LƯỢNG KHÔNG CHỆCH Ví dụ Cho X là biến ngẫu nhiên gốc X có quy luật 𝑁(𝜇,𝜎2), hãy tìm các ước lượng không chệch của μ và 𝜎2. Giải Từ X ra rút ra mẫu 𝑊 = (𝑋1 ,𝑋2 ,𝑋3 ,𝑋4 ,𝑋5), dựa vào thống kê này ta có thể đưa ra các ước lượng không chệch cho μ và 𝜎2 như sau: 1, Đối với μ ta có 𝜃1 = 𝑋 = 𝑋1 + 𝑋2 + 𝑋3 + 𝑋4 + 𝑋5 5 Do 𝐸𝜃1 = 𝐸𝑋 = 𝜇 nên 𝜃1 là ước lượng không chệch của μ 1.2 ƯỚC LƯỢNG KHÔNG CHỆCH Hoặc 𝜃2 = 𝑋1 + 3𝑋2 + 4𝑋3 + 𝑋4 + 𝑋5 10 Do 𝐸𝜃2 = 𝜇 nên 𝜃2 là ước lượng không chệch khác của μ 2, Đối với 𝜎2 ta có 𝜃3 = 𝑆 2 = 1 4 𝑋𝑖 − 𝑋 2 5 𝑖=1 Do 𝐸𝜃3 = 𝜎 2 nên 𝜃3 là ước lượng không chệch của 𝜎 2. 1.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU QUẢ Như ví dụ trên ta thấy rằng một tham số θ có thể có nhiều ước lượng không chệch như 𝜃1, 𝜃2 nên một câu hỏi tự nhiên đặt ra là trong hai ước lượng không chệch của θ thì ước lượng nào tốt hơn. Mặt khác ta chú ý rằng nếu 𝜃 để ước lượng không chệch cho 𝜃 không có nghĩa là mọi giá trị của 𝜃 đều trùng khít với θ mà chỉ có nghĩa rằng trung bình các giá trị của 𝜃 bằng θ. Do đó ta có thể coi ước lương không chệch nào của θ mà có trung bình của bình phương độ lệch so với θ bé hơn thì tốt hơn, nghia là ta so sánh 2 giá trị 𝐸(𝜃1 − 𝜃) 2 và 𝐸(𝜃2 − 𝜃) 2 để tìm ước lượng tốt hơn. Nhưng: 𝐸(𝜃1 − 𝜃) 2 = 𝐸(𝜃1 − 𝐸𝜃1 ) 2 = 𝐷𝜃1 ,𝐸(𝜃2 − 𝜃) 2 = 𝐷𝜃2 Nên ta có định nghĩa: 1.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU QUẢ Định nghĩa Cho 𝜃1 và 𝜃2 là hai ước lượng không chệch của θ. Nếu 𝐷𝜃1 < 𝐷𝜃2 thì ta nói 𝜃1 là ước lượng hiệu quả hơn 𝜃2. Nếu thống kê 𝜃1 là ước lượng không chệch của θ có 𝐷𝜃1 nhỏ nhất thì ta nói 𝜃1 là ước lượng hiệu quả nhất của θ. 1.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU QUẢ Ví dụ Cho X là biến ngẫu nhiên gốc X có quy luật 𝑁(𝜇,𝜎2), từ X ra rút ra mẫu 𝑊 = (𝑋1 ,𝑋2 ,𝑋3 ,𝑋4 ,𝑋5). Như trên ta có 𝜃1 = 𝑋 = 𝑋1 + 𝑋2 + 𝑋3 + 𝑋4 + 𝑋5 5 ,𝜃2 = 𝑋1 + 3𝑋2 + 4𝑋3 + 𝑋4 + 𝑋5 10 Là 2 ước lượng không chệch của μ nhưng do 𝐷𝜃1 = 𝜎2 5 < 𝐷𝜃2 = 28𝜎2 100 nên 𝜃1 là ước lượng hiệu quả hơn 𝜃2. Chú ý. - Trong thực tế do tham số θ chưa biết nên nếu ta dùng một giá trị 𝜃 để ước lượng cho θ thì ta không thể đánh giá được sai số 𝜃 − 𝜃 nên ước lượng điểm không được sử dụng nhiều trong thực tế. Người ta thường dùng một khoảng giá trị để ước lượng cho θ, ước lượng như thế gọi là ước lượng khoảng sẽ được trình bày sau đây. 2 PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG BẰNG KHOẢNG TIN CẬY 2.1 PHƯƠNG PHÁP CHUNG a, ĐỊNH NGHĨA. Khoảng (𝐺1,𝐺2) của thống kê G gọi là khoảng tin cậy của tham số θ nếu với xác suất bằng (1 − 𝛼) cho trước thoả m ãn điều kiện: 𝑃 𝐺1 < 𝜃 < 𝐺2 = 1− 𝛼 Xác suất (1− 𝛼) gọi là độ tin cậy của ước lượng, còn khoảng 𝐼 = 𝐺2 − 𝐺1 gọi là độ dài khoảng tin cậy. 2.1 PHƯƠNG PHÁP CHUNG b, CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH TÌM KHOẢNG (𝐺1 ,𝐺2) Từ tổng thể lập mẫu ngẫu nhiên kích thước n: 𝑊𝑛 = (𝑋1 ,𝑋2, ,𝑋𝑛) Và từ đó xây dựng thống kê 𝐺 = 𝑓(𝑋1,𝑋2 , ,𝑋𝑛 ,𝜃) sao cho quy luật phân phố i của G không phụ thuộc vào các biến số và hoàn toàn xác định. Lúc đó với độ tin cậy (1 − 𝛼) cho trước có thể tìm được cặp giá trị 𝛼1 ,𝛼2 sao cho 𝛼1 + 𝛼2 = 𝛼 và tương ứng ta tìm được cặp giá trị 𝑔𝛼1,𝑔𝛼2 thoả mãn: 𝑃 𝐺 < 𝑔𝛼1 = 𝛼1 𝑃 𝐺 > 𝑔𝛼2 = 𝛼2 2.1 PHƯƠNG PHÁP CHUNG Và từ đó suy ra 𝑃 𝑔𝛼1 < 𝐺 < 𝑔𝛼2 = 1− 𝛼1 + 𝛼2 = 1− 𝛼 Như vậy, với độ tin cậy 1− 𝛼 , ta đã tìn được khoảng (𝑔𝛼1 ,𝑔𝛼2) cho G. Biến đổi tương đương biểu thức 𝑔𝛼1 < 𝐺 < 𝑔𝛼2 ta có 𝐺1 < 𝜃 < 𝐺2, suy ra 𝑃 𝐺1 < 𝜃 < 𝐺2 = 1− 𝛼 hay (𝐺1,𝐺2) chính là khoảng ước lượng cần tìm. 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI Giả sử trong tổng thể biến ngẫu nhiên gốc X có phân phố i chuẩn 𝑁(𝜇,𝜎2) nhưng chưa biết tham số μ. Để ước lượng μ, từ tổng thể ta lập mẫu ngẫu nhiên kích thước n: 𝑊𝑛 = (𝑋1 ,𝑋2, ,𝑋𝑛) Để chọn thống kê G cho thích hợp ta xet hai trường hợp sau: a, Đã biết phương sai 𝜎2 của biến ngẫu nhiên gốc X trong tổng thể . Do trung bình mẫu: 𝑋 = 1 𝑛 𝑋𝑖 𝑛 𝑖=1 có 𝑋𝑖 có cùng quy luật phân phố i với X và 𝐸 𝑋 = 𝜇,𝐷 𝑋 = 𝜎2 𝑛 nên 𝑋 ~𝑁(𝜇, 𝜎2 𝑛 ) 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI Chọn thống kê 𝐺 = 𝑈 = 𝑋 − 𝜇 𝜎 𝑛 ~ 𝑁(0,1) với độ tin cậy (1 − 𝛼) cho trước có thể tìm được cặp giá trị 𝛼1 ,𝛼2 sao cho 𝛼1 + 𝛼2 = 𝛼 và tương ứng ta tìm được cặp giá trị 𝑢1−𝛼1 ,𝑢𝛼2 thoả mãn: 𝑃 𝐺 < 𝑢1−𝛼1 = 𝛼1 𝑃 𝐺 > 𝑢𝛼2 = 𝛼2 suy ra 𝑃 𝑢1−𝛼1 < 𝑈 < 𝑢𝛼2 = 1 − 𝛼1 + 𝛼2 = 1− 𝛼 do 𝑢1−𝛼1 = −𝑢𝛼1 nên ta có: 𝑃 −𝑢𝛼1 < 𝑈 < 𝑢𝛼2 = 1− 𝛼 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI do 𝑢1−𝛼1 = −𝑢𝛼1 nên ta có: 𝑃 −𝑢𝛼1 < 𝑈 < 𝑢𝛼2 = 1 − 𝛼 ⟺ 𝑃 −𝑢𝛼1 < 𝑋 − 𝜇 𝜎 𝑛 < 𝑢𝛼2 = 1− 𝛼 ⟺ 𝑃 𝑋 − 𝜎 𝑛 𝑢𝛼2 < 𝜇 < 𝑋 + 𝜎 𝑛 𝑢𝛼1 = 1 − 𝛼 Vậy với độ tin cậy (1− 𝛼) tham số μ của biến ngẫu nhiên gốc sẽ nằm trong khoảng 𝑋 − 𝜎 𝑛 𝑢𝛼2 ,𝑋 + 𝜎 𝑛 𝑢𝛼1 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI - Khoảng tin cậy đố i xứng: 𝛼1 = 𝛼2 = 𝛼 2 ta có khoảng tin cậy 𝑋 − 𝜀,𝑋 + 𝜀 với 𝜀 = 𝜎 𝑛 𝑢𝛼/2 được gọi là độ chính xác. - Khoảng tin cậy bên phải: 𝛼1 = 0,𝛼2 = 𝛼 thì 𝑢𝛼1 = 𝑢0 = +∞ và do đó khoảng tin cậy là 𝑋 − 𝜎 𝑛 𝑢𝛼 , +∞ Biểu thức trên dùng để ước lượng giá trị tố i thiểu của μ. - Khoảng tin cậy bên trái: 𝛼1 = 𝛼,𝛼2 = 0 thì 𝑢𝛼2 = 𝑢0 = +∞ và do đó khoảng tin cậy là −∞,𝑋 + 𝜎 𝑛 𝑢𝛼 Biểu thức trên dùng để ước lượng giá trị tối đa của μ. 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI Từ mẫu cụ thể 𝑤 = (𝑥1 , 𝑥2 , , 𝑥𝑛) và từ đó ta tìm được giá trị cụ thể của trung bình mẫu 𝑥 . Lúc đó với độ tin cậy 1− 𝛼 , qua mộ t mẫu cụ thể , khoảng tin cậy của μ là: 𝑔1 ,𝑔2 = 𝑥 − 𝜎 𝑛 𝑢𝛼2 , 𝑥 + 𝜎 𝑛 𝑢𝛼1 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI Chú ý Cùng với độ tin cậy 1− 𝛼 thì khoảng tin cậy nào ngắn hơn sẽ tốt hơn, trong trường hợp này khoảng tin cậy đố i xứng sẽ ngắn nhất và có độ dài 𝐼 = 2𝜀 Nếu bài toán cho trước độ dài đoạn tin cậy (độ chính xác 𝜀) yêu cầu xác định kích thước tố i thiểu của mẫu n với độ tin cậy 1 − 𝛼 thì từ công thức 𝐼 = 2𝜀 = 2𝜎 𝑛 𝑢𝛼/2 ta có: 𝑛 ≥ 4𝜎2 𝐼 𝑢2𝛼/2 = 𝜎2 𝜀2 𝑢2𝛼/2 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI Ví dụ 1. Trọng lượng mộ t loại sản phẩm là biến ngẫu nhiên phân phố i chuẩn với độ lệch chuẩn là 1 gam. Cân thử 25 sản phẩm loại này ta thu được kết quả sau: Trọng lượng (gam) 18 19 20 21 Số SP tương ứng 3 5 15 2 a, Với độ tin cậy 0,95 hãy tìm khoảng tin cậy đố i xứng của trọng lượng trung bình loại sản phẩm nói trên. b, Nếu yêu cầu độ chính xác của ước lượng là 0,1 và giữ nguyên độ tin cậy 1 − 𝛼 thì phải điều tra mộ t mẫu kích thước bằng bao nhiêu? 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI Giải a, X là trong lượng của sản phẩm 𝑋~𝑁 𝜇,𝜎2 ,𝜎 = 1 1− 𝛼 = 0,95 ⟹ 𝛼 = 0,05 𝑢𝛼/2 = 𝑢0,025 = 1,96 n =25, 𝑥 = 19,64 Khoảng tin cậy là 19,64− 1 5 1,96; 19,64 + 1 5 1,96 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI b, ta có 𝜀 = 0,1, theo công thức trên ta có 𝑛 ≥ 𝜎2 𝜀2 𝑢2𝛼/2 = 1 0,12 (1,96)2 = 385 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI b, Chưa biết phương sai 𝜎2 của biến ngẫu nhiên gốc X trong tổng thể và 𝑛 ≤ 30 Chọn thống kê 𝐺 = 𝑇 = 𝑋 − 𝜇 𝑆 𝑛 ~ 𝑇(𝑛 − 1) với độ tin cậy (1 − 𝛼) cho trước có thể tìm được cặp giá trị 𝛼1 ,𝛼2 sao cho 𝛼1 + 𝛼2 = 𝛼 và tương ứng ta tìm được cặp giá trị 𝑡1−𝛼1 (𝑛−1) , 𝑡𝛼2 (𝑛−1) thoả mãn: 𝑃 𝐺 < 𝑡1−𝛼1 (𝑛−1) = 𝛼1 𝑃 𝐺 > 𝑡𝛼2 (𝑛−1) = 𝛼2 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI suy ra 𝑃 𝑡1−𝛼1 (𝑛−1) < 𝐺 < 𝑡𝛼2 (𝑛−1) = 1− 𝛼1 + 𝛼2 = 1 − 𝛼 do 𝑡1−𝛼1 (𝑛−1) = −𝑡𝛼1 (𝑛−1) nên ta có: 𝑃 −𝑡𝛼1 (𝑛−1) < 𝐺 < 𝑡𝛼2 (𝑛−1) = 1− 𝛼 ⟺ 𝑃 −𝑡𝛼1 (𝑛−1) < 𝑋 − 𝜇 𝑆 𝑛 < 𝑡𝛼2 (𝑛−1) = 1− 𝛼 ⟺ 𝑃 𝑋 − 𝑆 𝑛 𝑡𝛼2 (𝑛−1) < 𝜇 < 𝑋 + 𝑆 𝑛 𝑡𝛼1 (𝑛−1) = 1− 𝛼 Vậy với độ tin cậy (1− 𝛼) tham số μ của biến ngẫu nhiên gốc sẽ nằm trong khoảng 𝑋 − 𝑆 𝑛 𝑡𝛼2 (𝑛−1) ,𝑋 + 𝑆 𝑛 𝑡𝛼1 (𝑛−1) 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI - Khoảng tin cậy đố i xứng: 𝛼1 = 𝛼2 = 𝛼 2 ta có khoảng tin cậy 𝑋 − 𝜀,𝑋 + 𝜀 với 𝜀 = 𝑆 𝑛 𝑡𝛼/2 (𝑛−1) được gọi là độ chính xác. - Khoảng tin cậy bên phải: 𝛼1 = 0,𝛼2 = 𝛼 thì 𝑢𝛼1 = 𝑢0 = +∞ và do đó khoảng tin cậy là 𝑋 − 𝑆 𝑛 𝑡𝛼 (𝑛−1) , +∞ Biểu thức trên dùng để ước lượng giá trị tố i thiểu của μ. - Khoảng tin cậy bên trái: 𝛼1 = 𝛼,𝛼2 = 0 thì 𝑢𝛼2 = 𝑢0 = +∞ và do đó khoảng tin cậy là −∞,𝑋 + 𝑆 𝑛 𝑡𝛼 (𝑛−1) 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI Biểu thức trên dùng để ước lượng giá trị tối đa của μ. Từ mẫu cụ thể 𝑤 = (𝑥1 , 𝑥2 , , 𝑥𝑛) và từ đó ta tìm được giá trị cụ thể của trung bình mẫu 𝑥 . Lúc đó với độ tin cậy 1− 𝛼 , qua mộ t mẫu cụ thể , khoảng tin cậy của μ là: 𝑔1 ,𝑔2 = 𝑥 − 𝑆 𝑛 𝑡𝛼2 (𝑛−1) , 𝑥 + 𝑆 𝑛 𝑡𝛼1 (𝑛−1) 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI Chú ý: Do phân phố i Student hộ i tụ nhanh về phân phố i chuẩn khi 𝑛 → +∞ nên khi n rất lớn (n > 30) thì xấp xỉ 𝑡𝛼 (𝑛−1) ≈ 𝑢𝛼 . Ví dụ 2. Với các yêu cầu của ví dụ 1 nhưng giả thiết ta chưa biết độ lệch chuẩn. 2.2 ƯỚC LƯỢNG KỲ VỌNG CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬN PHÂN PHỐI Ví dụ 3. Để xác định kích thước trung bình của chi tiết do mộ t máy tự động sản xuất, người ta lấy ngẫu nhiên 200 chi tiết đem đo và thu được bảng số liệu sau: Kích thước chi tiết(cm) Số chi tiết tương ứng 54,795-54,805 6 54,805-54,815 14 54,815-54,825 33 54,825-54,835 47 54,835-54,845 45 54,845-54,855 33 54,855-54,856 15 54,865-54,875 7 Với độ tin cậy 95% hãy ước lượng khoảng tin cậy đố i xứng của kích thước trung bình của chi tiết do máy sản xuất. Giả thiết kích thước chi tiết tuân theo quy luật chuẩn. Giả sử ta xét mộ t lúc hai tổng thể . Ở tổng thể thứ nhất ta xét biến ngẫu nhiên gốc 𝑋~𝑁(𝜇1 ,𝜎1 2), ở tổng thể thứ hai ta xét biến ngẫu nhiên gốc 𝑌~𝑁(𝜇2,𝜎2 2) . Từ hai tổng thể nói trên rút ra hai mẫu ngẫu nhiên độc lập có kích thước tương ứng 𝑛1 và 𝑛2: 𝑊𝑋 = (𝑋1 ,𝑋2, ,𝑋𝑛1 ) 𝑊𝑌 = (𝑌1 ,𝑌2, ,𝑌𝑛2 ) Để chọn thống kê G cho thích hợp ta xet hai trường hợp sau: 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN a, Đã biết phương sai 𝜎1 2 và 𝜎2 2 của biến ngẫu nhiên gốc X, Y trong tổng thể . 𝐺 = 𝑈 = 𝑋 − 𝑌 − (𝜇1 − 𝜇2) 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 ~𝑁(0,1) với độ tin cậy (1 − 𝛼) cho trước có thể tìm được cặp giá trị 𝛼1 ,𝛼2 sao cho 𝛼1 + 𝛼2 = 𝛼 và tương ứng ta tìm được cặp giá trị 𝑢1−𝛼1 ,𝑢𝛼2 thoả mãn: 𝑃 𝐺 < 𝑢1−𝛼1 = 𝛼1 𝑃 𝐺 > 𝑢𝛼2 = 𝛼2 suy ra 𝑃 𝑢1−𝛼1 < 𝑈 < 𝑢𝛼2 = 1 − 𝛼1 + 𝛼2 = 1− 𝛼 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN do 𝑢1−𝛼1 = −𝑢𝛼1 nên ta có: 𝑃 −𝑢𝛼1 < 𝑈 < 𝑢𝛼2 = 1 − 𝛼 ⟺ 𝑃 −𝑢𝛼1 < 𝑋 − 𝑌 − (𝜇1 − 𝜇2) 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 < 𝑢𝛼2 = 1− 𝛼 ⟺ 𝑃 𝑋 − 𝑌 − 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 𝑢𝛼2 < 𝜇1 − 𝜇2 < 𝑋 − 𝑌 + 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 𝑢𝛼1 = 1 − 𝛼 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN Vậy với độ tin cậy (1− 𝛼) tham số 𝜇1 − 𝜇2 của biến ngẫu nhiên gốc sẽ nằm trong khoảng 𝑋 − 𝑌 − 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 𝑢𝛼2 ,𝑋 − 𝑌 + 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 𝑢𝛼1 - Khoảng tin cậy đố i xứng: 𝛼1 = 𝛼2 = 𝛼 2 ta có khoảng tin cậy 𝑋 − 𝑌 − 𝜀,𝑋 − 𝑌 + 𝜀 với 𝜀 = 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 𝑢𝛼/2 được gọi là độ chính xác. 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN - Khoảng tin cậy bên phải: 𝛼1 = 0,𝛼2 = 𝛼 thì 𝑢𝛼1 = 𝑢0 = +∞ và do đó khoảng tin cậy là 𝑋 − 𝑌 − 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 𝑢𝛼 , +∞ Biểu thức trên dùng để ước lượng giá trị tố i thiểu của 𝜇1 − 𝜇2. - Khoảng tin cậy bên trái: 𝛼1 = 𝛼,𝛼2 = 0 thì 𝑢𝛼2 = 𝑢0 = +∞ và do đó khoảng tin cậy là −∞,𝑋 − 𝑌 + 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 𝑢𝛼 Biểu thức trên dùng để ước lượng giá trị tối đa của 𝜇1 − 𝜇2. 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN Từ các mẫu cụ thể 𝑤𝑋 = (𝑥1, 𝑥2 , , 𝑥𝑛1 ) 𝑤𝑌 = (𝑦1,𝑦2, ,𝑦𝑛2 ) và từ đó ta tìm được giá trị cụ thể của các trung bình mẫu 𝑥 , 𝑦 . Lúc đó với độ tin cậy 1− 𝛼 , qua các mẫu cụ thể , khoảng tin cậy của 𝜇1 − 𝜇2 là: 𝑔1 ,𝑔2 = 𝑥 − 𝑦 − 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 𝑢𝛼2 ; 𝑥 − 𝑦 + 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 𝑢𝛼1 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN b, Chưa biết phương sai 𝜎1 2 và 𝜎2 2 của biến ngẫu nhiên gốc X, Y trong tổng thể nhưng giả thiế t 𝜎1 2 = 𝜎2 2 = 𝜎2 Ta có: 𝑋 − 𝑌 − (𝜇1 − 𝜇2) 𝜎1 2 𝑛1 + 𝜎2 2 𝑛2 = 𝑋 − 𝑌 − (𝜇1 − 𝜇2) 𝜎 1 𝑛1 + 1 𝑛2 ~𝑁(0,1) và 𝜒𝑋 2 = (𝑛1 − 1)𝑆𝑋 2 𝜎2 ~𝜒(𝑛1−1) 2 𝜒𝑌 2 = (𝑛2 − 1)𝑆𝑌 2 𝜎2 ~𝜒(𝑛2−1) 2 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN nên 𝜒2 = 𝜒𝑋 2 + 𝜒𝑌 2 = 1 𝜎2 ( 𝑛1 − 1 𝑆𝑋 2 + 𝑛2 − 1 𝑆𝑌 2)~𝜒𝑛1+𝑛2−2 2 suy ra 𝑇 = 𝑈 𝜒2 𝑛1 + 𝑛2 − 2 = 𝑋 − 𝑌 − (𝜇1 − 𝜇2) 1 𝑛1 + 1 𝑛2 𝑛1 − 1 𝑆𝑋 2 + 𝑛2 − 1 𝑆𝑌 2 𝑛1 + 𝑛2 − 2 ~𝑇(𝑛1+𝑛2−2) Ta chọn thống kê 𝐺 = 𝑇 = 𝑋 − 𝑌 − (𝜇1 − 𝜇2) 𝐴 ~𝑇(𝑛1+𝑛2−2) 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN với 𝐴 = 1 𝑛1 + 1 𝑛2 𝑛1 − 1 𝑆𝑋 2 + 𝑛2 − 1 𝑆𝑌 2 𝑛1 + 𝑛2 − 2 với độ tin cậy (1 − 𝛼) cho trước có thể tìm được cặp giá trị 𝛼1 ,𝛼2 sao cho 𝛼1 + 𝛼2 = 𝛼 và tương ứng ta tìm được cặp giá trị 𝑡1−𝛼1 (𝑛1+𝑛2−2), 𝑡𝛼2 (𝑛1+𝑛2−2) thoả mãn: 𝑃 𝐺 < 𝑡1−𝛼1 (𝑛1+𝑛2−2) = 𝛼1 𝑃 𝐺 > 𝑡𝛼2 (𝑛1+𝑛2−2) = 𝛼2 suy ra 𝑃 𝑡1−𝛼1 (𝑛1+𝑛2−2) < 𝐺 < 𝑡𝛼2 (𝑛1+𝑛2−2) = 1 − 𝛼1 + 𝛼2 = 1− 𝛼 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN do 𝑡1−𝛼1 (𝑛1+𝑛2−2) = −𝑡𝛼1 (𝑛1+𝑛2−2) nên ta có: 𝑃 −𝑡𝛼1 (𝑛1+𝑛2−2) < 𝐺 < 𝑡𝛼2 (𝑛1+𝑛2−2) = 1− 𝛼 ⟺ 𝑃 −𝑡𝛼1 (𝑛1+𝑛2−2) < 𝑋 − 𝑌 − (𝜇1 − 𝜇2) 𝐴 < 𝑡𝛼2 (𝑛1+𝑛2−2) = 1 − 𝛼 ⟺ 𝑃 𝑋 − 𝑌 − 𝐴. 𝑡𝛼2 (𝑛1+𝑛2−2) < 𝜇1 − 𝜇2 < 𝑋 − 𝑌 + 𝐴. 𝑡𝛼1 (𝑛1+𝑛2−2) = 1− 𝛼 Vậy với độ tin cậy (1− 𝛼) tham số 𝜇1 − 𝜇2 của biến ngẫu nhiên gốc sẽ nằm trong khoảng 𝑋 − 𝑌 − 𝐴. 𝑡𝛼2 (𝑛1+𝑛2−2);𝑋 − 𝑌 + 𝐴. 𝑡𝛼1 (𝑛1+𝑛2−2) - Khoảng tin cậy đố i xứng: 𝛼1 = 𝛼2 = 𝛼 2 ta có khoảng tin cậy 𝑋 − 𝑌 − 𝜀,𝑋 − 𝑌 + 𝜀 với 𝜀 = 𝐴. 𝑡𝛼/2 (𝑛1+𝑛2−2) được gọi là độ chính xác. - Khoảng tin cậy bên phải: 𝛼1 = 0,𝛼2 = 𝛼 thì 𝑢𝛼1 = 𝑢0 = +∞ và do đó khoảng tin cậy là 𝑋 − 𝑌 − 𝐴. 𝑡𝛼 (𝑛1+𝑛2−2), +∞ Biểu thức trên dùng để ước lượng giá trị tố i thiểu của 𝜇1 − 𝜇2. - Khoảng tin cậy bên trái: 𝛼1 = 𝛼,𝛼2 = 0 thì 𝑢𝛼2 = 𝑢0 = +∞ và do đó khoảng tin cậy là −∞,𝑋 − 𝑌 + 𝐴. 𝑡𝛼 (𝑛1+𝑛2−2) Biểu thức trên dùng để ước lượng giá trị tối đa của 𝜇1 − 𝜇2. 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN Từ các mẫu cụ thể 𝑤𝑋 = (𝑥1, 𝑥2 , , 𝑥𝑛1 ) 𝑤𝑌 = (𝑦1,𝑦2, ,𝑦𝑛2 ) và từ đó ta tìm được giá trị cụ thể của các trung bình mẫu 𝑥 , 𝑦 . Lúc đó với độ tin cậy 1− 𝛼 , qua các mẫu cụ thể , khoảng tin cậy của 𝜇1 − 𝜇2 là: 𝑔1 ,𝑔2 = 𝑥 − 𝑦 − 𝐴. 𝑡𝛼2 (𝑛1+𝑛2−2); 𝑥 − 𝑦 + 𝐴. 𝑡𝛼1 (𝑛1+𝑛2−2) Chú ý: Do phân phố i Student hộ i tụ nhanh về phân phố i chuẩn khi 𝑛 → +∞ nên khi 𝑛1 + 𝑛2 rất lớn (𝑛1 + 𝑛2 > 30) thì xấp xỉ 𝑡𝛼 (𝑛1+𝑛2−2) ≈ 𝑢𝛼 . 2.3 ƯỚC LƯỢNG HIỆU CỦA HAI KỲ VỌNG TOÁN CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI CHUẨN Ví dụ 4. Từ mộ t chuồng nuôi lợn, người ta lấy ngẫu nhiên bốn con đem cân và thu được trọng lượng tương ứng của chúng là 64, 66, 89, 77. Từ chuồng khác lấy ra ba con để cân thì được trọng lượng là 56, 71, 53. Với độ tin cậy 95% hãy ước lượng sự khác biệ t về trọng lượng trung bình của hai chuồng lợn đó. Giả thiế t trọng lượng của lợn tuân theo quy luật phân phố i chuẩn. 2.4 ƯỚC LƯỢNG XÁC SUẤT (TỈ LỆ) CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT KHÔNG-MỘT Giả sử trong tổng thể , biến ngẫu nhiên gốc X tuân theo quy luật không-mộ t 𝑃 𝑋 = 1 = 𝑝,𝑃 𝑋 = 0 = 1− 𝑝 = 𝑞 Từ tổng thể lập mẫu ngẫu nhiên kích thước n: 𝑊𝑛 = (𝑋1 ,𝑋2, ,𝑋𝑛), 𝑋 = 1 𝑛 𝑋𝑖 𝑛 𝑖=1 = 𝑓 đặt 𝑚 = 𝑋𝑖 𝑛 𝑖=1 ~𝐵(𝑝; 𝑛) nên 𝐸 𝑚 = 𝑛𝑝,𝐷 𝑚 = 𝑛𝑝𝑞, suy ra 𝐸𝑋 = 𝐸 𝑚 𝑛 = 𝑝,𝐷𝑋 = 𝐷 𝑚 𝑛 = 𝑝𝑞 𝑛 Khi n lớn và p không quá nhỏ thì 𝑈 = (𝑋 − 𝑝) 𝑝𝑞 𝑛~𝑁(0,1) 2.4 ƯỚC LƯỢNG XÁC SUẤT (TỈ LỆ) CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT KHÔNG-MỘT Chọn thống kê 𝐺 = 𝑈 = (𝑋 − 𝑝) 𝑝𝑞 𝑛~𝑁(0,1) tương tự ta có với độ tin cậy (1− 𝛼) cho trước có thể tìm được cặp giá trị 𝛼1 ,𝛼2 sao cho 𝛼1 + 𝛼2 = 𝛼 và tương ứng ta tìm được cặp giá trị 𝑢1−𝛼1 ,𝑢𝛼2 thoả mãn: 𝑃 𝐺 < 𝑢1−𝛼1 = 𝛼1 𝑃 𝐺 > 𝑢𝛼2 = 𝛼2 suy ra 𝑃 𝑢1−𝛼1 < 𝑈 < 𝑢𝛼2 = 1 − 𝛼1 + 𝛼2 = 1− 𝛼 2.4 ƯỚC LƯỢNG XÁC SUẤT (TỈ LỆ) CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT KHÔNG-MỘT do 𝑢1−𝛼1 = −𝑢𝛼1 nên ta có: 𝑃 −𝑢𝛼1 < 𝑈 < 𝑢𝛼2 = 1− 𝛼 ⟺ 𝑃 −𝑢𝛼1 < (𝑋 − 𝑝) 𝑝𝑞 𝑛 < 𝑢𝛼2 = 1− 𝛼 ⟺ 𝑃 𝑋 − 𝑝𝑞 𝑛 𝑢𝛼2 < 𝑝 < 𝑋 + 𝑝𝑞 𝑛 𝑢𝛼1 = 1− 𝛼 Vậy với độ tin cậy (1− 𝛼) tham số p của biến ngẫu nhiên gốc sẽ nằm trong khoảng 𝑋 − 𝑝𝑞 𝑛 𝑢𝛼2 ,𝑋 + 𝑝𝑞 𝑛 𝑢𝛼1 2.4 ƯỚC LƯỢNG XÁC SUẤT (TỈ LỆ) CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT KHÔNG-MỘT nhưng do n lớn nên ta xấp xỉ p bởi: 𝑝 ≈ 𝑓 = 𝑚 𝑛 và do 𝑋 = 𝑓 nên ta có thể xấp xỉ khoảng ước lượng của p là 𝑓 − 𝑓(1− 𝑓) 𝑛 𝑢𝛼2 , 𝑓 + 𝑓(1− 𝑓) 𝑛 𝑢𝛼1 - Khoảng tin cậy đố i xứng: 𝛼1 = 𝛼2 = 𝛼 2 ta có khoảng tin cậy 𝑓 − 𝜀, 𝑓 + 𝜀 với 𝜀 = 𝑓(1−𝑓) 𝑛 𝑢𝛼/2 được gọi là độ chính xác. 2.4 ƯỚC LƯỢNG XÁC SUẤT (TỈ LỆ) CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT KHÔNG-MỘT - Khoảng tin cậy bên phải: 𝛼1 = 0,𝛼2 = 𝛼 thì 𝑢𝛼1 = 𝑢0 = +∞ và do đó khoảng tin cậy là 𝑓 − 𝑓(1− 𝑓) 𝑛 𝑢𝛼 , +∞ Biểu thức trên dùng để ước lượng giá trị tố i thiểu của p. - Khoảng tin cậy bên trái: 𝛼1 = 𝛼,𝛼2 = 0 thì 𝑢𝛼2 = 𝑢0 = +∞ và do đó khoảng tin cậy là −∞,𝑓 + 𝑓(1 − 𝑓) 𝑛 𝑢𝛼 Biểu thức trên dùng để ước lượng giá trị tối đa của p. 2.4 ƯỚC LƯỢNG XÁC SUẤT (TỈ LỆ) CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT KHÔNG-MỘT Ví dụ Hãy ước lượng tỉ lệ chính phẩm của mộ t nhà máy bằng khoảng tin cậy đố i xứng với độ tin cậy 0,95 nếu biế t rằng kiểm tra 100 sản phẩm của nhà máy thì thấy có 10 phế phẩm. Ví dụ Để ước lượng số cá có trong mộ t hồ, người ta bắt 2000 con lên đánh dấu rồ i thả trở lại. Vài hôm sau, bắt 400 con lên thì thấy có 80 con cá b ị đánh dấu. Hãy ước lượng số cá có trong hồ với độ tin cậy 95%. 2.5 ƯỚC LƯỢNG HIỆU HAI THAM SỐ p CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI KHÔNG-MỘT Giả sử ta xét mộ t lúc hai tổng thể . Ở tổng thể thứ nhất ta xét biến ngẫu nhiên gốc 𝑋 tuân theo quy luật không-mộ t với 𝑃 𝑋 = 1 = 𝑝1,𝑃 𝑋 = 0 = 1− 𝑝1 = 𝑞1 ở tổng thể thứ hai ta xét biến ngẫu nhiên gốc 𝑌 tuân theo quy luật không-mộ t với 𝑃 𝑌 = 1 = 𝑝2,𝑃 𝑋 = 0 = 1− 𝑝2 = 𝑞2 Ta cần ước lượng hiệu 𝑝1 − 𝑝2 với độ tin cậy 1− 𝛼 Từ hai tổng thể nói trên rút ra hai mẫu ngẫu nhiên độc lập có kích thước tương ứng 𝑛1 và 𝑛2: 𝑊𝑋 = (𝑋1 ,𝑋2, ,𝑋𝑛1 ) 𝑊𝑌 = (𝑌1 ,𝑌2, ,𝑌𝑛2 ) 2.5 ƯỚC LƯỢNG HIỆU HAI THAM SỐ p CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI KHÔNG-MỘT Xét 𝑋 − 𝑌 , với 𝑋 = 1 𝑛1 𝑋𝑖 𝑛1 𝑖=1 = 𝑚1 𝑛1 = 𝑓1 , 𝑌 = 1 𝑛2 𝑌𝑖 𝑛2 𝑖=1 = 𝑚2 𝑛2 = 𝑓2. Do 𝐸 𝑋 − 𝑌 = 𝐸𝑋 − 𝐸𝑌 = 𝑝1 − 𝑝2,𝐷 𝑋 − 𝑌 = 𝐷𝑋 + 𝐷𝑌 = 𝑝1𝑞1 𝑛1 + 𝑝2𝑞2 𝑛2 suy ra 𝑈 = 𝑋 − 𝑌 − (𝑝1 − 𝑝2) 𝑝1𝑞1 𝑛1 + 𝑝2𝑞2 𝑛2 ~𝑁(0,1) Ta chon thống kê 𝐺 = 𝑈 = 𝑋 − 𝑌 − (𝑝1 − 𝑝2) 𝑝1𝑞1 𝑛1 + 𝑝2𝑞2 𝑛2 ~𝑁(0,1) 2.5 ƯỚC LƯỢNG HIỆU HAI THAM SỐ p CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI KHÔNG-MỘT Thực hiện tương tự ta có 𝑃 𝑋 − 𝑌 − 𝐶𝑞1 𝑛1 + 𝑝2𝑞2 𝑛2 𝑢𝛼/2 < 𝑝1 − 𝑝2 < 𝑋 − 𝑌 + 𝑝1𝑞1 𝑛1 + 𝑝2𝑞2 𝑛2 𝑢𝛼/2 = 1− 𝛼 Khoảng tin cậy là: 𝑋 − 𝑌 − 𝑝1𝑞1 𝑛1 + 𝑝2𝑞2 𝑛2 𝑢𝛼/2;𝑋 − 𝑌 + 𝑝1𝑞1 𝑛1 + 𝑝2𝑞2 𝑛2 𝑢𝛼/2 Khi 𝑛1,𝑛2 lớn ta xấp xỉ: 𝑝1 ≈ 𝑓1 , 𝑝2 ≈ 𝑓2 ta có khoảng UL đố i xứng: 𝑓1 − 𝑓2 − 𝑓1(1− 𝑓1) 𝑛1 + 𝑓2(1− 𝑓2) 𝑛2 𝑢𝛼/2;𝑓1 − 𝑓2 + 𝑓1(1− 𝑓1) 𝑛1 + 𝑓2(1 − 𝑓2) 𝑛2 𝑢𝛼/2 2.5 ƯỚC LƯỢNG HIỆU HAI THAM SỐ p CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI KHÔNG-MỘT ta có khoảng UL bên phải: 𝑓1 − 𝑓2 − 𝑓1(1− 𝑓1) 𝑛1 + 𝑓2(1− 𝑓2) 𝑛2 𝑢𝛼 ; +∞ khoảng UL bên trái: −∞;𝑓1 − 𝑓2 − 𝑓1(1 − 𝑓1) 𝑛1 + 𝑓2(1− 𝑓2) 𝑛2 𝑢𝛼 2.5 ƯỚC LƯỢNG HIỆU HAI THAM SỐ p CỦA HAI BIẾN NGẪU NHIÊN PHÂN PHỐI KHÔNG-MỘT Ví dụ Doanh nghiệp dự định đưa sản phẩm của mình vào hai thị trường khác nhau. Bán thử sản phẩm cho 100 khách hàng tiềm năng của thị trường thư nhất thì có 50 người mua. Còn với thị trường thứ hai bán thử sản phẩm cho 50 khách hàng thì có 20 người mua. Với độ tin cậy 95% hãy ước lượng mức độ chênh lệch về thị phần mà doanh nghiệp có thể đạt được tại hai thị trường đó. Giả sử trong tổng thể xét biến ngẫu nhiên gốc 𝑋~𝑁(𝜇,𝜎2) nhưng chưa biết phương sai 𝜎2 của nó. Để ước lượng 𝜎2 từ tổng thể ta lập mẫu ngẫu nhiên kích thước n 𝑊 = (𝑋1 ,𝑋2, ,𝑋𝑛) Để chọn thống kê G thích hợp ta xét hai trường hợp sau: a, Đã biết kỳ vọng toán μ của biến ngẫu nhiên gốc. Chọn 𝐺 = 𝜒2 = 𝑛𝑆∗2 𝜎2 với 𝑆∗2 = 1 𝑛 (𝑋𝑖 − 𝜇) 2𝑛 𝑖=1 . Suy ra 𝑛𝑆∗2 𝜎2 = ( 𝑋𝑖−𝜇 𝜎 )2𝑛𝑖=1 , do 𝑋𝑖~𝑁(𝜇,𝜎 2) nên 𝑋𝑖−𝜇 𝜎 ~𝑁(0,1). Vậy 𝐺 = 𝜒2 = 𝑛𝑆∗2 𝜎2 ~𝜒2(𝑛) 2.6 ƯỚC LƯỢNG PHƯƠNG SAI CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT PHÂN PHỐI CHUẨN Do đó, với độ tin cậy (1 − 𝛼) cho trước có thể tìm được cặp giá trị 𝛼1,𝛼2 sao cho 𝛼1 + 𝛼2 = 𝛼 và từ đó tìm được hai giá trị tới hạn khi bình phương tương ứng là 𝜒1−𝛼1 2(𝑛) ,𝜒𝛼2 2(𝑛) thỏa mãn điều kiện 𝑃 𝜒2 < 𝜒1−𝛼1 2 𝑛 = 𝛼1 𝑃 𝜒2 > 𝜒𝛼2 2 𝑛 = 𝛼2 Do đó 𝑃 𝜒1−𝛼1 2 𝑛 < 𝜒2 < 𝜒𝛼2 2 𝑛 = 1− 𝛼1 + 𝛼2 = 1 − 𝛼 Biến đổi tương đương ta có 𝑃 𝑛𝑆∗2 𝜒𝛼2 2 𝑛 < 𝜎2 < 𝑛𝑆∗2 𝜒1−𝛼1 2 𝑛 = 1− 𝛼 2.6 ƯỚC LƯỢNG PHƯƠNG SAI CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT PHÂN PHỐI CHUẨN Như vậy, với độ tin cậy (1− 𝛼) khoảng tin cậy của 𝜎2 là 𝑛𝑆∗2 𝜒𝛼2 2 𝑛 ; 𝑛𝑆∗2 𝜒1−𝛼1 2 𝑛 Từ khoảng tin cậy tổng quát ta có thể xây dựng được các khoảng tin cây cụ thể sau: - Nếu 𝛼1 = 𝛼2 = 𝛼 2 thì khoảng tin cậy có dạng: 𝑛𝑆∗2 𝜒𝛼/2 2 𝑛 ; 𝑛𝑆∗2 𝜒1−𝛼/2 2 𝑛 2.6 ƯỚC LƯỢNG PHƯƠNG SAI CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT PHÂN PHỐI CHUẨN - Nếu 𝛼1 = 0,𝛼2 = 𝛼 thì khoảng tin cậy có dạng: 𝑛𝑆∗2 𝜒𝛼 2 𝑛 ; +∞ - Nếu 𝛼1 = 𝛼,𝛼2 = 0 thì khoảng tin cậy có dạng: 0; 𝑛𝑆∗2 𝜒1−𝛼 2 𝑛 Với mộ t mẫu cụ thể 𝑤 = (𝑥1 , 𝑥2, , 𝑥𝑛) có thể xác định được khoảng tin cậy cụ thể bằng số của 𝜎2 giống như đã làm ở các phần trên. 2.6 ƯỚC LƯỢNG PHƯƠNG SAI CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT PHÂN PHỐI CHUẨN Ví dụ. Mức hao phí nguyên liệu cho một đơn vị sản phẩm là biến ngẫu nhiên phân phố i chuẩn với trung bình là 20 gam. Để ước lượng mức độ phân tán của mức hao phí này người ta cân thử 25 sản phẩm và thu được kết quả: Hao phí nguyên liệu(gam ) 19,5 20,0 20,5 Số sản phẩm tương ứng 5 18 2 Với độ tin cậy 95% hãy ước lượng 𝜎2 với 𝛼1 = 𝛼2. 2.6 ƯỚC LƯỢNG PHƯƠNG SAI CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT PHÂN PHỐI CHUẨN 2.6 ƯỚC LƯỢNG PHƯƠNG SAI CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT PHÂN PHỐI CHUẨN b, Chưa biết kỳ vọng toán μ của biến ngẫu nhiên gốc. Chọn 𝐺 = 𝜒2 = 𝑛 − 1 𝑆2 𝜎2 ~𝜒(𝑛−1) 2 Do đó, với độ tin cậy (1 − 𝛼) cho trước có thể tìm được cặp giá trị 𝛼1,𝛼2 sao cho 𝛼1 + 𝛼2 = 𝛼 và từ đó tìm được hai giá trị tới hạn khi bình phương tương ứng là 𝜒1−𝛼1 2(𝑛−1) ,𝜒𝛼2 2(𝑛−1) thỏa mãn điều kiện 𝑃 𝜒2 < 𝜒1−𝛼1 2 𝑛−1 = 𝛼1 𝑃 𝜒2 > 𝜒𝛼2 2 𝑛−1 = 𝛼2 2.6 ƯỚC LƯỢNG PHƯƠNG SAI CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT PHÂN PHỐI CHUẨN Do đó 𝑃 𝜒1−𝛼1 2 𝑛−1 < 𝜒2 < 𝜒𝛼2 2 𝑛−1 = 1− 𝛼1 + 𝛼2 = 1− 𝛼 Biến đổi tương đương ta có 𝑃 𝑛𝑆2 𝜒𝛼2 2 𝑛−1 < 𝜎2 < 𝑛𝑆2 𝜒1−𝛼1 2 𝑛−1 = 1− 𝛼 Như vậy, với độ tin cậy (1− 𝛼) khoảng tin cậy của 𝜎2 là 𝑛𝑆2 𝜒𝛼2 2 𝑛−1 ; 𝑛𝑆2 𝜒1−𝛼1 2 𝑛−1 2.6 ƯỚC LƯỢNG PHƯƠNG SAI CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT PHÂN PHỐI CHUẨN Từ khoảng tin cậy tổng quát ta có thể xây dựng được các khoảng tin cây cụ thể sau: - Nếu 𝛼1 = 𝛼2 = 𝛼 thì khoảng tin cậy có dạng: 𝑛𝑆2 𝜒𝛼/2 2 𝑛−1 ; 𝑛𝑆2 𝜒1−𝛼/2 2 𝑛−1 - Nếu 𝛼1 = 0,𝛼2 = 𝛼 thì khoảng tin cậy có dạng: 𝑛𝑆2 𝜒𝛼 2 𝑛−1 ; +∞ - Nếu 𝛼1 = 0,𝛼2 = 𝛼 thì khoảng tin cậy có dạng: 0; 𝑛𝑆2 𝜒1−𝛼 2 𝑛−1 2.6 ƯỚC LƯỢNG PHƯƠNG SAI CỦA BIẾN NGẪU NHIÊN TUÂN THEO QUY LUẬT PHÂN PHỐI CHUẨN Với mộ t mẫu cụ thể 𝑤 = (𝑥1 , 𝑥2, , 𝑥𝑛) có thể xác định được khoảng tin cậy cụ thể bằng số của 𝜎2 giống như đã làm ở các phần trên. Ví dụ. Cùng giả thiết như ví dụ trên nhưng giả sử ta chưa biết giá trị trung bình.
File đính kèm:
- bai_giang_xac_suat_thong_ke_phan_2_thong_ke_toan_chu_binh_mi.pdf