第八章 区间估计

参考书目为安德森的《商务与经济统计》,以下为个人的学习总结,如果有错误欢迎指正。有需要本书pdf的,链接在本文末尾。(仅限个人学习使用,请勿牟利)

第八章 区间估计

由于点估计量一般和总体参数有差异,所以经常在点估计上加减一个边际误差的值来计算区间估计。
区间估计:点估计\pm 边际误差

8.1 总体均值的区间估计:\sigma已知

计算边际误差,需要利用总体标准差\sigma或者样本标准差s

8.1.1 边际误差和区间估计

在Lloyd公司的例子中,每周要调查100名顾客的消费额,其中\bar x=82美元;总体标准差\sigma=20

根据公式:\sigma_{\bar x}=\frac{\sigma}{\sqrt{n}}=\frac{20}{\sqrt{100}}=2

image

通过查表,95%的值在均值左右\pm 1.96个标准差以内。所以\bar x的所有值有95%落在总体均值\mu左右\pm 3.92以内。

image

如何理解这个95%:我们相信有95%的把握,这个区间内包含总体均值。这个区间称作是在95%置信水平(confidence level)下建立的,其中0.95称作置信系数(confidence coefficient),区间称作95%置信区间(confidence interval)

总体均值的区间估计:\sigma已知
\bar x \pm z_{\alpha/2}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}
1-\alpha为置信系数,z_{\alpha/2}表示标准正态概率分布上侧面积为\alpha/2时的z值。

比如构造95%的置信区间,那么置信系数1-\alpha=0.95,\alpha=0.05,\alpha/2=0.025
那么Lloyd公司的情况:\bar x=82,\sigma=20,n=100
82\pm 1.96\frac{20}{\sqrt{100}} 82\pm3.92

image

8.2 总体均值的区间估计:\sigma未知

t分布:是由一类相似的概率分布组成的分布族。每个t分布都对应一个自由度,且自由度增大,t分布的变异幅度减小,与标准正态分布更相似。t分布的均值为0.

image

我们还可以根据自由度和不同的上侧面积来确定概率:
image

当t无穷大时,面积和标准正态分布一致。

8.2.1 边际误差和区间估计

总体均值的区间估计:
\bar x \pm t_{\alpha/2} \frac{s}{\sqrt{n}}

s为样本标准差,1-\alpha为置信系数,自由度为n-1,上侧面积\alpha /2
自由度以后再说

8.2.2 应用中的建议

总体服从正态分布,则上述的置信区间是精确的,如果不服从,则为近似的。当总体分布有严重偏斜或包含异常点时建议n到50。

8.2.3 利用小样本

image

这个小样本从直方图发现,并不能支持我们得出总体服从正态分布的结论,但是我们也没有发现任何的偏斜或者异常点。因此,我们可以对这个小样本以t分布为依据进行区间估计。

8.2.4 区间估计方法小结

image

8.3 样本容量的确定

前面知道边际误差,我们令E为我们希望达到的边际误差:E=z_{\alpha /2}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}

总体均值区间估计中的样本容量:
n=\frac{(z_{\alpha /2})^2\cdot \sigma^2}{E^2}

我们可以确定一个置信水平,比如95%,那么z_{\alpha /2}=z_{0.025}=1.96
再选一个我们期望的E(边际误差),即可计算我们需要多少样本容量。

当然了,前提是\sigma已知,对于未知的,我们可以用\sigma的计划值,初始值。

  • 过往研究对总体标准差的估计值作为\sigma的计划值
  • 选取一个初始样本的标准差作为\sigma的计划值
  • 可以用极差除以4粗略的作为\sigma的计划值

8.4 总体比率

总体比率的区间估计:
\bar p \pm z_{\alpha /2}\sqrt{\frac{\bar p(1-\bar p)}{n}}
z_{\alpha /2}为标准正态分布上侧面积为\alpha /2时的z值。

8.4.1 样本容量的确定

同样令E为边际误差:E=z_{\alpha /2}\sqrt{\frac{\bar p(1-\bar p)}{n}}

总体比率区间估计的样本容量:(由于\bar p未知,用p^*来作为计划值)
n=\frac{(z_{\alpha /2})^2p^*(1-p^*)}{E^2}

同样这里的p^*可以用下面的方法来确定一个计划值:

  • 用以往类似样本的比率作为p^*的计划值
  • 选一个初始样本的比率作为p^*的计划值
  • 判断或最优猜测作为p^*的计划值
  • 都不知道,则p^*=0.5,因为此时p^*(1-p^*)取最大值0.25,让样本尽可能大。

链接: https://pan.baidu.com/s/1fc0q-Q4kj3g-7Fr4MHZaqw 提取码: 333c 复制这段内容后打开百度网盘手机App,操作更方便哦

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 204,293评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,604评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,958评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,729评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,719评论 5 366
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,630评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,000评论 3 397
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,665评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,909评论 1 299
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,646评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,726评论 1 330
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,400评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,986评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,959评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,197评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 44,996评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,481评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容