概率论与数理统计 第六章 数理统计的基本概念

第六章 数理统计的基本概念

6.1 总体、样本与统计量

一、总体

研究对象的全体称为总体或母体

组成总体的每个基本元素称为个体

具有一定概率分布的总体称为统计总体,其概率分布称为总体分布

当总体分布为指数分布时称为指数分布总体;当总体分布为正态分布时称为正态分布总体或正态总体

二、样本

样本是按一定规定从总体中抽出的一部分个体

取得样本的过程称为抽样

样本是一组随机变量,记为 ,其中 称为样本容量或样本大小、样本量

把样本 的全体称为一组样本,而把 称为其中的第 个样本

实施抽样后得到的具体数据 称为样本观测值

要求样本满足下列要求

  1. 代表性 每一个 应与总体 有相同的分布
  2. 独立性 应该是相互独立的随机变量

具有上述两个特性的样本称为简单随机样本

三、统计量

设 为来自总体 的一个样本,若样本函数 中不含任何未知参数,则称 为一个统计量

常用统计量为

称为样本均值

称为样本方差, 称为样本标准差

,称为样本 阶原点矩

称为样本 阶中心距

样本原点矩和样本中心距统称样本矩,显然 ,值得注意的是样本二阶矩和样本方差相差一个实数因子:

将样本观测值代入上述各式得到统计值,用相应的小写字母表示,如 等

6.2 抽样分布

统计量的分布称为抽样分布

一、三个重要分布

1. 分布

定义 设随机变量 的概率密度为 则称随机变量 服从自由度为 的 分布,记为

其中 为 函数,定义为 定理 设有 个相互独立且都服从正态分布 的随机变量 ,即 则称随机变量 服从自由度为 的 分布

设随机变量 ,对于给定的正数 ,称满足关系式 的数 为 分布的上侧分位数或上侧临界值

分布的性质

  1. 设随机变量 ,则有

  2. 设随机变量 相互独立,且 ,则

  3. 当 足够大时,有

其中 是标准正态分布的上侧分位数

2. 分布

定义 设随机变量 的概率密度为 则称 服从自由度为 的 分布,记为

定理 设随机变量 相互独立, ,记 则随机变量 服从自由度为 的 分布

同理可定义 为 分布的上侧分位数或上侧临界值

可以证明,若随机变量 ,则对任意实数 ,有 因此当 足够大时, 近似服从 分布

3. 分布

设随机变量 的概率密度为 则称 服从第一自由度为 ,第二自由度为 的 分布,记为

定理 设随机变量 相互独立,,记 则 服从第一自由度为 ,第二自由度为 的 分布

同理可定义 为 分布的上侧分位数或上侧临界值

易知 ,据此性质,得

二、抽样分布定理

定理 设 是正态总体 的样本, 分别是样本均值和样本方差,则有

  1. 相互独立

定理 设 和 分别是来自正态总体 和 的样本,并且它们相互独立, 及 分别是这两组样本的样本均值和样本方差,则有

  1. 当 时 其中