假設檢驗是統計推斷的另一類重要問題,它是根據總體的已知樣本,對總體某些特征的“假設”作出拒絕或接受的一種判斷方法。假設檢驗的內容十分豐富,本章主要介紹假設檢驗的基本思想和常用的檢驗方法,著重討論正態總體的參數假設檢驗問題,對非參數假設檢驗問題隻作簡單的介紹。

1假設檢驗概述

假設檢驗問題涉及諸多哲理,本節從假設檢驗的基本思想,推理方法,兩類錯誤等方麵闡述若幹基本概念及其辯證思想。

一、假設檢驗的基本思想為了說明假設檢驗的基本思想與推理方法,先討論一個具體例子。

例1某工廠生產一種鉚釘,已知其直徑服從正態分布,其中改變生產工藝後,從一批鉚釘中隨機抽取100個,若改變生產工藝後鉚釘直徑的方差不變。問新工藝生產的鉚釘直徑均值掣有無顯著變化?如果把新工藝生產的鉚釘直徑作為總體X,則問題就歸結為已知正態總體的方差,根據所給樣本觀察值的平均數2來檢驗總體的均值有無顯著差異。

為此,先提出一個假設,這種假設稱為統計假設或原假設。

然後根據樣本觀察值作出接受或拒絕的判斷,如果接受是合理的,就可認為無顯著差異;如果拒絕是不合理的,則認為有顯著差異。這樣就需要尋求一個對樣本值進行衡量的準則。

由標準正態分布表可查得罷,使得因此,就是一個小概率事件,根據“小概率的實際不可能性原理”,它在一次試驗中幾乎是不可能發生的。於是,如果由樣本觀察值求得統計量U的值滿足,即在一次試驗中,事件居然發生了,那麼就可以認為日。不真而拒絕,所以就是我們要尋求的判別準則。

從上例可以了解假設檢驗的基本思想和推理方法。假設檢驗與參數估計一樣,也是利用樣本提供的信息進行統計推斷。概率論依據是“小概率的實際不可能性原理”。

二、假設檢驗的步驟

從例1的解法可以歸納出假設檢驗的一般步驟如下:(1)根據實際問題提出原假設。

(2)根據已知條件和待檢驗的參數選取適當的統計量。為真的條件下確定統計量的分布。

(3)按問題的具體要求,選取適當的顯著性水平a,確定對應於口的臨界值。

(4)根據具體樣本值計算統計量的取值,並與臨界值相比較。

如果假設檢驗的目的僅在於判斷原假設日。是否為真,那麼稱這種檢驗問題為顯著性檢驗,本書主要討論顯著性檢驗。

三、假設檢驗中的兩類錯誤假設

檢驗依據的是樣本提供的信息,由於樣本信息的不完備性,據此作出的判斷不可避免地會發生錯誤,如果日。為真,但卻拒絕了它,則稱這類“棄真”的錯誤為第一類錯誤,顯然發生第一類錯誤的概率就是顯著性水平。不真,但卻接受了它。則稱這類“取偽”的錯誤為第二類錯誤。

按照人們的主觀願望,總是希望發生兩類錯誤的概率都盡可能地小,但是在樣本容量詫固定的條件下,同時減小是不可能的。可以證明,當減小時,聲將隨之增大;反之聲減小時,就增大,關於這一點本書不作詳細討論。在實際應用中,通常是在控製盤的前提下,適當加大樣本容量挖來減小聲。

2總體均值的假設檢驗

均值是總體的一個重要數字特征,當總體均值未知時,需要對它作假設檢驗,本節主要介紹正態總體均值的假設檢驗問題。

一、U—檢驗法

U—檢驗法是使用服從正態分布的統計量檢驗正態總體均值的方法。

這就是說該天加工零件的平均長度有顯著差異,從而認為機床工作不正常。

在本例中,若取顯著性水平,則臨界值。由此可見,對同一問題,若取不同的顯著性水平,則可能得到不同的結論。換言之,檢驗的結果依賴於顯著性水平口的選擇。

兩個總體的情形在實際問題中,有時需要考察兩個正態總體的均值是否有顯著差異。

設甲、乙兩車間生產罐頭食品,由長期積累的資料知道,它們的水分活性都服從正態分布,並且均方差分別為0.142和0.105,今各抽15罐,分別測定它們的水分活性,算得甲的平均數為0.811,乙的平均數為0.862,問甲、乙兩車間生產的罐頭食品水分活性均值。解將甲、乙兩車間生產的罐頭食品水分活性分別作為總體x和y。

故在顯著性水平下,而認為甲乙兩車間生產的罐頭食品水分活性均值無顯著差異。

二、T—檢驗法使用

T—檢驗法要求總體方差為已知,但在實際應用中,這一點往往不能滿足。為此引進T—檢驗法。