background image

 

 

Estymacja parametrów

 Parametry rozkładu normalnego zwykle 

nie są znane. Na podstawie serii 

pomiarów możemy je oszacować:

jest oszacowaniem dla wartości 

oczekiwanej 

jest oszacowaniem 

odchylenia 

standardowego

n

i

i

x

n

x

1

1

2

1

1

1

n

i

i

x

x

n

s

background image

 

 

Standardowy rozkład 

normalny

 Jeśli X ma rozkład normalny o parametrach  

           

         i        to:

ma rozkład normalny o parametrach

zwany standardowym rozkładem normalnym. 

 

X

u

0

1

background image

 

 

Standardowy rozkład 

normalny

x

f(x)

stndardowy 

rozkład Gaussa

punkt przegięcia

0

1 1

background image

 

 

Suma i różnica 

rozkładów

 Jeżeli X ma rozkład o parametrach    

  i        oraz   Y ma rozkład o 
parametrach      i     to parametry 
rozkładu ich sumy są następujące:

 Podobnie, dla różnicy X-Y:

x

x

y

y

2

2

y

x

y

x

2

2

y

x

y

x

background image

 

 

Suma i różnica 

rozkładów

 Kształt rozkładu sumy lub różnicy 

jest zwykle inny od kształtu 
składników. Są jednak wyjątki, np. 
rozkład normalny lub 

 Suma lub różnica dwóch zmiennych 

o rozkładzie normalnym też ma 
rozkład normalny.

2

background image

 

 

Galeria rozkładów 

ciągłych

-4

-2

0

2

4

0.

0

0.

1

0.

2

0.

3

0.

4

Rozklad t-Studenta

t

f(t

)

30 st. swob.

3   st. swob.

1   st. swob

   normalny

0

5

10

15

20

0.

0

0.

1

0.

2

0.

3

0.

4

Rozklad chi-kwadrat

chi^2

f(c

hi

^2

)

10 st. swob.

3   st. swob.

1   st. swob

   normalny

0

5

10

15

20

0.

00

0.

05

0.

10

0.

15

x

f(x

)

eksponencjalny

log-normalny

logistyczny

   normalny

background image

 

 

Estymacja. Przedziały 

ufności.

background image

 

 

 Umiemy, korzystając z funkcji gęstości 

rozkładu, obliczać prawdopodobieństwo 

znalezienia zmiennej losowej w 

zadanym przedziale:

 Często musimy rozwiązywać zadanie 

odwrotne: Mamy z góry zadane 

prawdopodobieństwo P, a szukamy 

odpowiednich a i b.

 

b

a

dx

x

f

b

X

a

P

background image

 

 

 Zadanie to nie jest jednoznaczne.
 Przykład: P=0,9=90%. a,b - ?
 P nazywamy poziomem ufności i 

często zapisujemy w postaci          , 
gdyż zwykle jest nieco mniejsze od 
100%      (najczęściej 95%, wtedy     
           )

1

%

5

background image

 

 

Wybór przedziału ufności

x

f x

( )

b

b

b

a

a

( =- )

Ą

5%

5%

8%

10%

2%

background image

 

 

Wybór przedziału ufności

 W praktyce stosujemy:

symetryczny (dwustronny) wybór 
przedziału (równe 
prawdopodobieństwa po obu stronach)

jednostronny wybór granicy przedziału

prawostronny

lewostronny

)

(



a

)

(



b

background image

 

 

Fraktyle

x

f x

( )

 

1

background image

 

 

Fraktyle (percentyle)

 Liczbę       , taką że                             

       nazywamy fraktylem rozkładu 
prawdopodobieństwa zmiennej X.

 x

0,5

 nazywamy medianą, x

0,75

 

pierwszym, a x

0,25

 – trzecim 

kwartylem.

x

 x

X

P

background image

 

 

Fraktyle i wybór 

przedziału.

x

/2

x

1 -  /2

f x

( )

background image

 

 

Symetryczny wybór 

przedziału

 Przy symetrycznym wyborze 

przedziału mamy                                .

 Jeśli funkcja gęstości jest parzysta 

(symetryczna względem zera) to:

                         więc

 Rozkłady: standardowy normalny i t-

Studenta są parzyste.

2

2

1

,

x

b

x

a

2

2

,

x

b

x

a

2

2

1

x

x

background image

 

 

Symetryczny przedział 

dla stand. rozkładu 

normalnego.

u

u

2,5%

-u

2,5%

f( )

u

0

95%

background image

 

 

Przedziały ufności

 Załóżmy, że podlega rozkładowi 

normalnemu.

 Wiemy, że  

 W takim razie 

n

N

X

,

~

 

1

,

0

~N

n

X

u

background image

 

 

Przedziały ufności





1

2

2

u

u

u

P

1

2

2

u

n

X

u

P

background image

 

 

Przedziały ufności

 Rozwiązując te nierówności tak, aby w 

środku pozostało      otrzymamy:

 Z prawdopodobieństwem           

(zwanym poziomem ufności) 
wyznaczony prze-dział zawiera 
wartość oczekiwaną    .





1

2

2

u

n

X

u

n

X

P

1

background image

 

 

Przedziały ufności

 Na przeszkodzie praktycznemu 

stosowaniu tego wzoru stoi 
nieznajomość     .

 Czy popełnimy duży błąd zastępując 

       jego estymatą ?

background image

 

 

Przedziały ufności

 Gosset badał rozkład zmiennej losowej

 Rozkład ten różni się trochę od rozkładu 

normalnego. Nazywa się rozkładem t-Stu-
denta. Dokładny jego kształt określa liczba 
r = n-1, zwana liczbą stopni swobody.

n

s

X

t

background image

 

 

Przedziały ufności

 Rozumowanie bardzo podobne do 

poprzedniego, prowadzi do wzoru:

 dla > 30 różnica między t i u jest 

znikoma





1

2

2

t

n

s

X

t

n

s

X

P

background image

 

 

Rozkład estymatora s

2

 Jeśli X ma rozkład normalny, to  

   ma rozkład zwany rozkładem            

     (chi-kwadrat). 

 Kształt tego rozkładu zależy do 

liczby stopni swobody n – 1.

1

2

2

n

s

2

background image

 

 

Przedział ufności 

wariancji.

 Z powyższego wynika, że przedział 

ufności wariancji dany jest wzorem:

 Przedział ufności dla odchylenia 

standar-dowego otrzymamy 
pierwiastkując strony tej nierówności.

1

1

2

2

2

2

2

2

1

2

n

s

n

s

background image

 

 

Statystyka opisowa

background image

 

 

Statystyka opisowa

 Pełna wiedza o ciągłym rozkładzie 

prawdopodobieństwa zawarta jest w 
jego funkcji gęstości.

 Często jednak chcemy wyodrębnić 

pewne cechy rozkładu, jak np. jego 
symetrię. Podajemy wtedy 
parametry charakterystyczne, takie 
jak     lub    .

background image

 

 

Momenty

 Momenty zwykłe rzędu k:

 Momenty centralne rzędu k:

 

dx

x

f

x

a

k

k

  

dx

x

f

x

m

k

k

background image

 

 

Momenty

 Wartość oczekiwana to pierwszy 

moment zwykły:

 Wariancja to drugi moment centralny:

 Inne parametry rozkładu definiowane 

przy pomocy momentów to skośność i 
kurtoza.

1

a

2

2

m

background image

 

 

Skośność i kurtoza

          nazywamy skośnością lub współ-
            czynnikiem asymetrii.
                  nazywamy kurtozą. Kurtoza
                    rozkładu normalnego jest
                    równa 3.
 Nazwa ‘kurtoza’ często stosowana jest 

do nadwyżki kurtozy ponad 3, tj. 

4

4

2

2

4

m

m

m

3

2

2

4

m

m

3

3

m

background image

 

 

Kurtoza

 Kurtoza większa od 3 (0) wskazuje, 

że rozkład jest bardziej płaski 
(platykurtyczny) od normalnego. 

 Rozkład o mniejszej kurtozie niż 

normalny (ostrzejszy) nazywa się 
leptokurtycznym.

background image

 

 

Moda

 Moda (lub modalna), to wartość x dla 

której funkcja gęstości f(x) osiąga 
maksimum.

 Jeśli jest kilka maksimów lokalnych 

rozkład nazywamy wielomodalnym.

 Dla rozkładu normalnego moda, mediana 

i watość oczekiwana są sobie równe.

background image

 

 

Estymacja parametrów 

opisowych

 Należy pamiętać, że prawdziwe 

wartości wymienionych parametrów 
pozostają zazwyczaj nieznane 
(podobnie jak sama funkcja gęstości 
rozkładu).

 Wielkości wyznaczane na podstawie 

próby są tylko ich oszacowaniami 
(estymatami).


Document Outline