Закон больших чисел. Проверка статистических гипотез (критерий согласия w2 Мизеса: простая гипотеза)

Дипломная работа - Математика и статистика

Другие дипломы по предмету Математика и статистика

?ливо по крайней мере одно из неравенств или . Тогда

 

 

Аналогично, при справедливо хотя бы одно из неравенств или и

 

или

Откуда

 

Если , то для сколь угодно малого существует такое , что при всех

 

Тогда

 

С другой стороны, если точка непрерывности , то можно найти такое , что для сколь угодно малого

 

и

 

Значит для сколь угодно малых и существует такое , что при

 

или

 

или, что то же самое,

 

 

Это означает, что во всех точках непрерывности имеет место сходимость и . Следовательно, из сходимости по вероятности вытекает слабая сходимость.

Обратное утверждение, вообще говоря, не имеет места. Чтобы убедиться в этом, возьмем последовательность случайных величин , не равных с вероятностью 1 постоянным и имеющих одну и ту же функцию распределения . Считаем, что при всех величины и независимы. Очевидно, слабая сходимость имеет место, так как у всех членов последовательности одна и та же функция распределения. Рассмотрим :

 

 

Из независимости и одинаковой распределенности величин следует, что

 

то есть

 

Выберем среди всех функций распределений невырожденных случайных величин такую , будет отлично от нуля при всех достаточно малых . Тогда не стремится к нулю при ограниченном росте и сходимость иметь место не будет.

. Пусть имеет место слабая сходимость , где с вероятностью 1 есть постоянная, доказать, что в этом случае будет сходится к по вероятности.

Решение. Пусть с вероятностью 1 равно . Тогда слабая сходимость означает сходимость при любых . Так как , то при и при . То есть

любого вероятности

 

 

стремятся к нулю при .

 

2.2 Решение задач на законы больших чисел

 

Задача 1. Пусть - последовательность независимых случайных величин,

 

 

Применим ли к этой последовательности ЗБЧ?

Решение. Для того, чтобы к последовательности этих случайных величин была применена теорема Чебышева, достаточно, чтобы эти величины были попарно независимы, имели конечные математические ожидания и равномерно ограниченные дисперсии.

Поскольку случайные величины независимы, то они подавно попарно независимы, т.е. первое требование теоремы Чебышева выполняется.

Проверим, выполняется ли требование конечности математических ожиданий:

 

.

 

Таким образом, каждая случайная величина имеет конечное (равное 0) математическое ожидание, т.е. второе требование теоремы выполняется.

Проверим, выполняется ли требование равномерной ограниченности дисперсий.

Напишем закон распределения :

 

0, Р

 

или, сложив вероятности одинаковых возможных значений,

 

0

Р

 

Найдем математическое ожидание :

 

.

 

Найдем дисперсию , учитывая, что:

 

 

Таким образом, дисперсии заданных случайных величин равномерно ограничены числом т.е. третье требование выполняется.

Поскольку все требования выполняются, к рассматриваемой последовательности случайных величин ЗБЧ применим.

Задача 2. Случайная величина имеет треугольное распределение с плотностью

 

 

причем. Применим ли к последовательности закон больших чисел (случайные величины считать независимыми).

Решение. Найдем математическое ожидание и дисперсию случайной величины :

 

.

 

Рассмотрим величину :

 

 

при .

Таким образом, по теореме Маркова закон больших чисел применим.

Задача 3. Пусть - последовательность независимых случайных величин, причем имеет плотность распределения

 

.

 

Удовлетворяет ли эта последовательность закону больших чисел в форме Чебышева?

Решение. Для того чтобы к последовательности этих случайных величин была применима теорема Чебышева, достаточно, чтобы эти величины были попарно независимы, имели конечные математические ожидания и равномерно ограниченные дисперсии.

Поскольку случайные величины независимы, то они и так являются попарно независимыми, т.е. первое требование теоремы Чебышева выполняется.

Проверим, выполняется ли требование конечности математических ожиданий:

 

 

Таким образом, каждая случайная величина имеет конечное математическое ожидание (равное 0), т.е. второе требование теоремы выполняется.

Проверим выполнение требования равномерной ограниченности дисперсии:

 

,

 

запишем степень , а выражение преобразуем как , тогда:

 

 

Возвращаясь к обратной замене и подставляя все в исходное выражение получим:

 

.

 

2.3 Проверка гипотезы критерием w2 Мизеса

 

Дана выборка из 100 случайных чисел, имеющих простейшее нормальное распределение (выборка получена с помощью функции Random Real в пакете Mathematica 7.0).

= {-2.743,-2.53,-2.424,-2.333,-2.243,-2.084,-1.78,-1.615,-1.57,-1.471,-1.466,-1.4,-1.315,-1.129,-1.103,-0.978,-0.965,-0.947,-0.945,-0.85,-0.839,-0.833,-0.787,-0.706,-0.693,-0.671,-0.67,-0.654,-0.516,-0.494,-0.462,-0.419,-0.419,-0.372,-0.354,-0.344,-0.275,-0.234,-0.206,-0.187,-0.177,-0.173,-0.144,-0.098,-0.05,-0.033,0.016,0.018,0.036,0.049,0.105,0.109,0.192,0.2,0.234,0.237,0.276,0.287,0.287,0.287,0.304,0.311,0.398,0.475,0.486,0.488,0.532,0.571,0.604,0.672,0.705,0.743,0.757,0.776,0.782,0.797,0.854,0.867,0.874,0.879,0.885,0.891,0.894,0.926,0.935,0.968,0.97,1.086,1.175,1.197,1.251,1.261,1.284,1.384,1.498,1.5,1.555,1.683,2.376,3.063,3.085}

 

С помощью критерия согласия омега-квадрат Мизеса на уровнях диаг