总体均值与方差的假设检

单击此处编辑母版标题样式,第5.2节 正态总体均值与方差的假设检验,一、,t,检验,二、 检验,三、,F,检验,四、单边检验,一、,t,检验,例,1,某切割机在正常工作时, 切割每段金属棒的平均长度为10.5,cm,标准差是0.15,cm,今从一批产品中随机的抽取15段进行测量, 其结果如下:,假定切割的长度服从正态分布, 且标准差没有变化, 试问该机工作是否正常?,解,查表得,定理,2.8,根据,第二章,2.3,定理,2.8,知,上述利用,t,统计量得出的检验法称为,t,检验法,.此检验,的势函数为,:,如果在例1中只,假定切割的长度服从正态分布, 问该机切割的金属棒的平均长度有无显著变化?,解,查表得,t,分布表,例,2,(p157,例,5.5),利用,t,检验法检验具有相同方差的两正态总体均值差的假设.,定理,2.9,根据,第二章,2,.3,定理,2.9,知,其拒绝域的形式为,第一类错误的概率为：,例,3,有甲,、,乙两台机床加工相同的产品, 从这两台机床加工的产品中随机地抽取若干件, 测得产品直径(单位:,mm,),为,机床甲: 20.5, 19.8, 19.7, 20.4, 20.1, 20.0, 19.0, 19.9,机床乙: 19.7, 20.8, 20.5, 19.8, 19.4, 20.6, 19.2,试比较甲,、,乙两台机床加工的产品直径有无显著差异?,假定,两台机床加工的产品直径都服从正态分布, 且总体方差相等.,解,即甲,、,乙两台机床加工的产品直径无显著差异.,有时为了比较两种产品, 或两种仪器, 两种方法等的差异, 我们常在相同的条件下作对比试验, 得到一批成对的观察值. 然后分析观察数据作出推断. 这种方法常称为,逐对比较法,.,例,4,有两台光谱仪,I,x,I,y,用来测量材料中某种金属的含量, 为鉴定它们的测量结果有无显著差异, 制备了9件试块(它们的成分、金属含量、均匀性等各不相同), 现在分别用这两台机器对每一试块测量一次, 得到9对观察值如下:,问能否认为这两台仪器的测量结果有显著的差异?,解,本题中的数据是成对的, 即对同一试块测出一对数据, 我们看到一对与另一对之间的差异是由各种因素, 如材料成分、金属含量、均匀性等因素引起的. 这也表明不能将光谱仪,I,x,对9个试块的测量结果(即表中第一行)看成是一个样本, 同样也不能将表中第二行看成一个样本, 因此不能用表8.1中第4栏的检验法作检验.,而同一对中两个数据的差异则可看成是仅由这两台仪器性能的差异所引起的. 这样, 局限于各对中两个数据来比较就能排除种种其他因素, 而只考虑单独由仪器的性能所产生的影响.,表中第三行表示各对数据的差,若两台机器的性能一样,随机误差可以认为服从正态分布, 其均值为零.,按关于单个正态分布均值的,t,检验, 知拒绝域为,认为这两台仪器的测量结果无显著的差异.,二、 检验,(1) 要求检验假设:,根据,第二章,2,.3,指它们的和集,为了计算方便, 习惯上取,拒绝域为:,解,例,5,某厂生产的某种型号的电池, 其寿命长期以来服从方差,=5000 (小时,2,) 的正态分布, 现有一批这种电池, 从它生产情况来看, 寿命的波动性有所变化. 现随机的取26只电池, 测出其寿命的样本方差,s,2,=9200(,小时,2,). 问根据这一数据能否推断这批电池的寿命的波动性较以往的有显著的变化?,拒绝域为:,认为这批电池的寿命的波动性较以往的有显著的变化.,例,6(p160,例,5.7),美国民政部门对某住宅区住户的消费情况进行的调查报告中，抽出,9,户为样本，每年开支除去税款和住宅等费用外, 依次为,:,4.9, 5.3, 6.5, 5.2, 7.4, 5.4, 6.8, 5.4, 6.3,（单位,k,元）,.,假定住户消费数据服从正态分布，当给定,=0.05,问所有住户消费数据的总体方差为,0.3,是否可信,?,解,查表得,所有住户消费数据的总体方差为,0.3,不可信,三、,F,检验,需要检验假设:,定理,2.10,根据,第二章,2,.3,定理,2.10,知,检验问题的拒绝域为,上述检验法称为,F,检验法,.,例,7,(p104,例,5.8),为了考察温度对某物体断裂强,力的影响，在,70,度和,80,度分别重复做了,8,次试验，,测得的断裂强力的数据如下,(,单位,Pa):,70,度：,20.5, 18.8, 19.8, 21.5, 19.5, 21.0, 21.2,80,度：,17.7, 20.3, 20.0, 18.8, 19.0, 20.1, 20.2, 19.1,解,所以两总体方差无显著差异.,例,8,分别用两个不同的计算机系统检索10个资料, 测得平均检索时间及方差(单位:秒)如下:,解,假定,检索时间服从正态分布, 问这两系统检索资料有无明显差别?,根据题中条件, 首先应检验方差的齐性.,认为两系统检索资料时间无明显差别.,四、单边检验,1.,右边检验与左边检验,右边检验与左边检验统称为,单边检验,.,首先通过一个实例来说明双边检验与单边检验的,区别与联系,.,某种电子元件的寿命,X,(,以小时计)服从正态分布,均为未知. 现,测得16只元件的寿命如下:,问是否有理由认为元件的平均寿命大于225(小时)?,例,9,解,依题意需检验假设,查表得,由上述例子可以看到：两种检验使用的统计量一致，区别在于拒绝域,.,双边检验与单边检验的拒绝域分别为：,因为与双边检验有密切关系，因而仅举一例说明。,2.,单边检验拒绝域的计算,利用,t,检验法检验具有相同方差的两正态总体均值差的单边假设.,定理,2.9,根据,第二章,2,.3,定理,2.9,知,其拒绝域的形式为,又由于,例,10,在平炉上进行一项试验以确定改变操作方法的建议是否会增加钢的得率, 试验是在同一只平炉上进行的. 每炼一炉钢时除操作方法外, 其它条件都尽可能做到相同.先采用标准方法炼一炉, 然后用建议的新方法炼一炉, 以后交替进行, 各炼了10炉, 其得率分别为,(1)标准方法: 78.1, 72.4, 76.2, 74.3, 77.4, 78.4, 76.0, 75.5, 76.7, 77.3; (2)新方法:,79.1, 81.0, 77.3, 79.1, 80.0, 78.1, 79.1, 77.3, 80.2, 82.1; 设这两个样本相互独立, 且分别来自正态总体,问建议的新操作方法能否提高得率?,解,分别求出标准方法和新方法下的样本均值和样本方差:,即认为建议的新操作方法较原来的方法为优.,查表,5.2,知其拒绝域为,作 业,P181 4, 5, 6, 8, 10, 11, 12, 13, 14,15, 16, 17, 18, 19,1,2,3,4,表,5.2,5,6,7,第二章,2,.3,定理,2.9 2.10,表,5.2,4,3,2,1,第二章,2.,3,定理,2.8,t,分布表,a,=0.25,0.10,0.05,0.025,0.01,0.005,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1.0000,0.8165,0.7649,0.7407,0.7267,0.7176,0.7111,0.7064,0.7027,0.6998,0.6974,0.6955,0.6938,0.6924,0.6912,0.6901,3.0777,1.8856,1.6377,1.5332,1.4759,1.4398,1.4149,1.3968,1.3830,1.3722,1.3634,1.3562,1.3502,1.3450,1.3406,1.3368,6.3138,2.9200,2.3534,2.1318,2.0150,1.9432,1.8946,1.8595,1.8331,1.8125,1.7959,1.7823,1.7709,1.7613,1.7531,1.7459,12.7062,4.3027,3.1824,2.7764,2.5706,2.4469,2.3646,2.3060,2.2622,2.2281,2.2010,2.1788,2.1604,2.1448,2.1315,2.1199,31.8207,6.9646,4.5407,3.7469,3.3649,3.1427,2.9980,2.8965,2.8214,2.7638,2.7181,2.6810,2.6503,2.6245,2.6025,2.5835,63.6574,9.9248,5.8409,4.6041,4.0322,3.7074,3.4995,3.3554,3.2498,3.1693,3.1058,3.0545,3.0123,2.9768,2.9467,2.9208,2.1448,