Ugrás a fő tartalomhoz

Egymintás próbák

Az egymintás próbák, egyetlen mintából tesznek következtetést a eloszlás hiányzó paramétereire.

uu-próba

Adott XX egy nn elemű minta, melynek szórása (σ\sigma) ismert. Tegyük fel hogy, XN(m,σ2)X \sim \mathrm{N}{\left( m, \sigma^2 \right)} .

Az uu próba nullhipotézise (H0H_0), hogy az eloszlás várható értéke valamilyen ellentétes relációban áll (,<,>\ne, <, >) egy általunk választott m0m_0 értékkel.

Ellenhipotézise (H1H_1), hogy az eloszlás várható értéke, a nullhipotézis relációjával ellentétes (=,,=, \le, \ge), relációban áll az m0m_0 értékkel.

Ha a nullhipotézis teljesül, a

T(X)=nXm0σ\mathrm{T}(X) = \sqrt{n} \cdot \frac{\overline{X} - m_0}{\sigma}

próbastatisztika standard normális eloszlású.

Ezt követően az általunk definiált szignifikanciaszint alapján meghatározzuk kritikus tartományokat. Ehhez a sűrűségfüggvény inverze, azaz Φ1\Phi^{-1} szükséges, ami egy bonyolult függvény, értékeit táblázatból olvassuk ki.

Ehhez meg kell találnunk az (1α)(1-\alpha)-hoz legközelebbi értéket, ekkor u(1α)u_{(1-\alpha)} a cella oszlopának és sorának fejléccelláiban szereplő számok összege.

Példa (5.2)

Ismerjük, az elmúlt négy évben, hány fok volt az október 18.-i középhőmérséklet Budapesten:

S = [14.8, 12.2, 16.8, 11.1]

A középhőmérséklet szórása: σ=2\sigma = 2.

Legyen a szignifikanciaszint: α=0,05\alpha = 0,05.

Október 18-án 15°C alatt volt-e Budapesten a napi középhőmérséklet?

Ekkor nullhipotézisként azt tesszük fel, hogy a napi középhőmérséklet 15°C fölött volt azaz H0:m15=m0H_0: m \ge 15 = m_0.

Ekkor ellenhipotézisünk H1H_1: m<15m < 15

Mivel ismerjük a szórást, uu-próbát fogunk használni. Meg kell határozni a mintaátlagot:

X=14,8+12,2+16,8+11,14=13,725\overline{X} = \frac{14,8 + 12,2 + 16,8 + 11,1}{4} = 13,725u=413,725152=1,275u = \sqrt{4} \cdot \frac{13,725 - 15}{2} = -1,275

A nullhipotézist akkor utasítjuk el, ha a próbastatisztika (uu) értéke kisebb mint u0,05u_{0,05}.

Az uu értéket Φ\Phi táblázatból tudjuk kiolvasni:

0.000.020.040.05
-1,60,05480,05260,05050,0495

A keresett érték nem szerepel a táblázatban. Mivel 0,0495<0,05<0,05050,0495 < 0,05 < 0,0505, ezért u0,05u_{0,05} értéke valahol 1,604-1,604 és 1,605-1,605 között van. Az egyszerűség kedvért válasszuk értékül a két szám átlagát.

Mivel 1,275>1,6045-1,275 > -1,6045, ezért nem utasítjuk el a nullhipotézist. Így nincs bizonyítékunk arra, hogy a középhőmérséklet 15°C alatti lenne.

tt-próba

Az uu próbához hasonló, de σ\mathbf{\sigma} ismeretlen ezért egy torzítatlan becsléssel, az XX minta korrigált tapasztalati szórásával fogjuk helyettesíteni.

Egy null és ellenhipotézist teszünk.

Ha a nullhipotézis teljesül, akkor a

T(X)=nXm0sn=nXm01n1i=0n(XiX)2\mathrm{T}(X) = \sqrt{n} \cdot \frac{ \overline{X} - m_0 }{ s_n^* } = \sqrt{n} \cdot \frac{ \overline{X} - m_0 }{ \sqrt{ \frac{1}{n-1} \cdot \sum_{i=0}^n{ \left( X_i-\overline{X} \right)^2} } }

statisztikai próba (n1)(n-1) paraméterű Student-féle tt -eloszlást követ. Ennek értékeit táblázatból olvassuk ki.

veszély

Ez a táblázat nem ekvivalens a standard normális eloszlás táblázatával!

Ezt követően a nullhipotézis vizsgálatánál az uu-próbával azonos módon járunk el.

Példa 5.2/c

Oldjuk meg az 5.2/B feladatot úgy, hogy nem ismerjük σ\sigma értékét. Mivel σ\sigma ismeretlen egyértelműen tt-próbát kell végeznünk. Hipotéziseink változatlanok: H0:m15,  H1:m<15H_0: m \ge 15, \; H_1: m < 15.

Becsüljük először σ\sigma-t:

Sn=13(1,0752+1,5252+3,0752+2,6252)2,57S_n^* = \sqrt{\frac{1}{3} \cdot (1,075^2 + 1,525^2 + 3,075^2 + 2,625^2)} \approx 2,57

Ezt felhasználva:

u=413,72515sn0,991u = \sqrt{4} \cdot \frac{13,725 - 15}{ s_n^* } \approx -0,991

Ami Student tt eloszlást követ, melynek paramétere 33. Szignifikanciaszintünk továbbra is 0,050,05, ezért a t3;0,05t_{3; 0,05} értéket keressük, amit táblázatból tudunk kiolvasni.

szignifikanciaszint (α\alpha)
Eloszlás paramétere0,100,050,0250,01
13,0786,31412,7131,82
21,8862,9204,3036,965
31,6382,3533,1824,541
információ

A Student-féle tt eloszlás szimmetrikus ezért tx;α=tx;1αt_{x; \, \alpha} = -t_{x; \, 1-\alpha}.

Mivel t=0,991<2,353t = -0,991 < -2,353, ezért tt a konfidenciaintervallumba esik, így elfogadjuk a nullhipotézist.