6 sigma 假設檢驗方法

2022-12-03 18:03:06 字數 4312 閱讀 3454

常用的引數假設檢驗方法

由於正態分佈是母體中最常見的分布,所抽取的子樣也服從正態分佈,由此類子樣構成的統計量是進行假設檢驗時最常用的統計量,以下的幾種引數假設檢驗方法均是此類統計量。

一、檢驗法

1.檢驗法的概念

設母體服從正態分佈,母體方差為已知。從母體中隨機抽取容量為的子樣,可求得子樣均值,利用子樣均值對母體均值進行假設檢驗,則可用統計量 ,其分布為標準正態分佈。即

7-2-1)

將這種服從標準正態分佈的統計量稱為變數,利用統計量所進行的檢驗方法稱為檢驗法。

2.檢驗法的型別

根據檢驗問題的不同,利用檢驗法對母體均值進行檢驗時,可選用雙尾檢驗法、單尾檢驗法(左尾檢驗法或右尾檢驗法)。

(1)雙尾檢驗法。

假設:; 即或

或寫成式中 ,為標準正態分佈的雙側100百分位點。

當或時,接受,拒絕;反之,拒絕,接受;

(2)左尾檢驗法

假設:。

即或寫成

式中 ,為標準正態分佈的上100百分位點。

當或時, 拒絕,接受;反之,接受, 拒絕;

(3)右尾檢驗法

假設:。

即或寫成

式中當或時, 拒絕,接受;反之,接受, 拒絕;

例[7-1] 已知基線長,認為無誤差。為了鑑定光電測距儀,用該儀器對該基線施測了34個測回,得平均值,已知,問該儀器測量的長度是否有顯著的系統誤差(取)。

解:(1)

(2)當成立時,計算統計量值

(3)查得

因為,故拒絕,即認為在的顯著水平下,該儀器測量的長度存在系統誤差。

檢驗法不僅可以檢驗單個正態母體引數,還可以在兩個正態母體方差已知的條件下,對兩個母體均值是否存在顯著性差異進行檢驗。

設兩個正態隨機變數和,從兩母體中獨立抽取的兩組子樣為和。子樣均值分別為和,則兩個均值之差構成的統計量也是正態隨即變數,即

7-2-2)

標準化得

7-2-3)

如果兩母體方差相等,設為則上式為

7-2-4)

例[7-2] 根據兩個測量技術員用某種經緯儀觀測水平角的長期觀測資料統計,觀測服從正態分佈,乙個測回中誤差均為。現兩人對同一角度進行觀測,甲觀測了14個測回,得平均值,乙觀測了10個測回,得平均值。問二人觀測結果的差異是否顯著(取)?

解:(1);

(2)當成立時,統計量值計算

(3)查得

因為,故接受,即認為在的顯著水平下,二人觀測的結果無顯著差異。

在實際測量工作中,真正的經常是未知的,一般是利用實測結果計算的估值代替,數理統計中已說明,這種代替,當子樣容量,則可認為是嚴密的,當一般,用代進行檢驗則認為是近似可用的。當母體方差未知,檢驗問題又是小子樣時,檢驗法便不能應用。須用以下的檢驗法對母體均值進行檢驗。

二、檢驗法

1.檢驗法的概念

設母體服從正態分佈,母體方差未知。從母體中隨機抽取容量為的子樣,可求得子樣均值和子樣中誤差,利用子樣均值和子樣中誤差對母體均值進行假設檢驗,則可利用統計量 ,但統計量已不服從正態分佈,而是服從自由度為的分布。即

7-2-5)

用統計量檢驗正態母體數學期望的方法,稱為檢驗法。

2.檢驗法的型別

根據檢驗問題的不同,利用檢驗法對母體均值進行檢驗時,可選用雙尾檢驗法、單尾檢驗法(左尾檢驗法或右尾檢驗法)。

(1)雙尾檢驗法

假設:;

即或或寫成

式中 ,為分布的雙側100百分位點。

當或時,接受,拒絕;反之,拒絕,接受;

(2)左尾檢驗法

假設:。

即或寫成

式中 ,為分布的上100百分位點。

當或時, 拒絕,接受;反之,接受, 拒絕;

(3)右尾檢驗法

假設:即

或寫成式中

當或時, 拒絕,接受;反之,接受, 拒絕;

例[7-3] 為了測定經緯儀視距常數是否正確,設定了一條基線,其長為100m,與視距精度相比可視為無誤差,用該儀器進行視距測量,量得長度為:

100.3,99.5,99.7,100.2,100.4,100.0

99.8,99.4,99.9, 99.7,100.3,100.2

試檢驗該儀器視距常數是否正確。

解: 假設 。

選定以自由度,,查t分布表得,現,接受,可認為在100m左右範圍內,視距常數正確。

同樣,檢驗法不僅可以檢驗單個正態母體引數,還可以對兩個母體均值是否存在顯著性差異進行檢驗。

設兩個正態隨機變數和,未知,但已知,設為。

從兩母體中獨立抽取的兩組子樣為和。子樣均值分別為和,子樣方差分別為,則兩個均值之差構成如下服從分布的統計量,即7-2-6)

例[7-4] 為了了解白天和夜晚對觀測角度的影響,用同一架光學經緯儀在白天觀測了9個測回,夜晚觀測了8個測回,其結果如下

白天觀測成果:

夜晚觀測成果:

問日夜觀測結果有無顯著的差異(取)?

解:(1);

(2)當成立時,統計量值計算

(3)查表得

因為,故拒絕,即認為在的顯著水平下,日夜觀測結果有顯著的差異。

順便指出,當的自由度時,檢驗法與檢驗法的檢驗結果實際相同。

檢驗法也可用來檢驗兩個正態母體的數學期望是否相等。

三、檢驗法

1.檢驗法的概念

設母體服從正態分佈,母體方差未知。從母體中隨機抽取容量為的子樣,可求得子樣方差,利用子樣方差對母體方差進行假設檢驗,可利用統計量,此統計量服從自由度為的分布,即

7-2-7)

這種用統計量對母體方差進行假設檢驗的方法,稱檢驗法。

2.檢驗法的型別

根據檢驗問題的不同,利用檢驗法對母體方差進行檢驗時,可選用雙尾檢驗法、單尾檢驗法(左尾檢驗法或右尾檢驗法)。

(1)雙尾檢驗法

假設:;

即或或寫成式中 ,

當時,接受,拒絕;反之,拒絕,接受;

(2)左尾檢驗法

假設:這裡雖記為,實際上相對來說是,當成立時,有

即或如果統計量的計算值小於以顯著水平和自由度查得的值,則拒絕原假設,接受.否則接受。

(3)右尾檢驗法

假設:這裡雖記為,實際上相對來說是,當成立時,有

即或如果統計量的計算值大於以顯著水平和自由度查得的值,則拒絕原假設,接受。否則接受。

例[7-5] 用某種型別的光學經緯儀觀測水平角,由長期觀測資料統計該類儀器乙個測回的測角中誤差為。今用試製的同類儀器對某一角觀測了10個測回,求得乙個測回的測角中誤差為。問新舊兩種儀器的測角精度是否相同(取)?

解:(1);

(2)當成立時,計算統計量值

(3)查得

因為落在了(2.700,19.023)區間,故接受,即認為在的顯著水平下,新舊兩種儀器的測角精度相同。

四、檢驗法

1.檢驗法的概念

設有兩個正態母體和,母體方差和未知。從兩個母體中隨機抽取容量為和的兩組子樣,求得兩組子樣的子樣方差和,則

利用子樣方差和的上述資訊對母體方差和是否相等進行假設檢驗,則可利用統計量

此統計量服從分布,即

7-2-8)

2.檢驗法的型別

根據檢驗問題的不同,利用檢驗法對母體方差進行檢驗時,可選用雙尾檢驗法、單尾檢驗法(右尾檢驗法)。

(1)雙尾檢驗法

假設:;

即故當或時拒絕,接受;否則,接受。

在實際檢驗時,我們總是可以將其中較大的乙個子樣方差作為,另乙個作為,這樣就可以使永遠大於1。因為

而在分布表中的所有表列值都大於1,即上式右端中的分母大於1,故必小於1,而我們又使,所以不可能有的情況發生,這樣,就只須考察是否落入右尾的拒絕域就可以了,不必再去考慮左尾的拒絕域。在這種情況下,可寫成

(2)用右尾檢驗法

假設:;

因故當時,則拒絕,接受;否則,接受。

由於前面講過的理由,我們總是可以使,所以進行單尾檢驗時,就沒有必要再考慮備選假設為的情況了。

例[7-6] 用兩台經緯儀對同一角度進行觀測,用第一台觀測了9個測回,得一測回測角中誤差估值,用第二台也觀測了9個測回,得一測回測角中誤差估值,問兩台儀器的測角精度差異是否顯著(取)?

解:(1);

(2)當成立時,統計量值計算

(3)查得

因為,故接受,即認為在的顯著水平下,兩台儀器的測角精度無顯著差異。

例[7-7] 給出兩台測距儀測定某一距離的測回數和計算的測距方差為

測距儀甲:,

測距儀乙;,

試在顯著水平下,檢驗兩台儀器測距精度有否顯著差別。

解:以分子自由度7,分母自由度11,查得;計算統計量

現,故接受。

如果上例問測距儀乙測距精度是否比甲低,此時的,,原假設和備選假設為

統計量為

在分布表查得,,成立,測距儀乙的測距精度不比甲差。因在分布表中的值均大於1,發現值小於1,必成立。

假設檢驗小結

假設檢驗分析方法的思路 統計分析資料屬於何種型別?計量資料?or 計數資料?or 等級資料?何種科研設計?單樣本?or 成組 多樣本 設計?or配對設計or配伍設計 是否滿足檢驗方法所需的前提條件?一 計量資料 1 單樣本資料 如樣本服從正態分佈樣本均數與總體均數的t檢驗如樣本不服從正態分佈單樣本的...

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