Интервальные оценки

Интервальной называют оценку, которая определяется двумя числами – концами интервала, покрывающего оцениваемый параметр.

Доверительным называют интервал, который с заданной надежностью покрывает заданный параметр.

1. Интервальной оценкой (с надежностью ) математического ожидания нормально распределенного количественного признака по выборочной средней при известном среднем квадратическом отклонении генеральной совокупности служит доверительный интервал

, (18)

где – точность оценки;

– объем выборки;

– значение аргумента функции Лапласа , при котором ; при неизвестном (и объеме выборки )

, (19)

где – «исправленное» выборочное среднее квадратическое отклонение, находят по таблице приложения 3 по заданным и .

2. Интервальной оценкой (с надежностью ) среднего квадратичекого отклонения нормально распределенного количественного признака по «исправленному» выборочному среднему квадратическому отклонению служит доверительный интервал

(20)

где находят по таблице приложения 4 с заданными и .

3. Интервальной оценкой (с надежностью ) неизвестной вероятности биноминального распределения по относительной частоте служит доверительный интервал (с приближенными концами и )

,

где (21)

где – общее число испытаний; – число появлений события; – относительная частота, равная отношению ; – значение аргумента функции Лапласа (приложение 2), при котором ( – заданная надежность).

Замечание. При больших значениях (порядка сотен) можно принять в качестве приближенных границ доверительного интервала

, . (22)

Пример. Найти доверительный интервал для оценки с надежностью 0,975 неизвестного математического ожидания нормально распределенного признака генеральной совокупности, если генеральное среднее квадратическое отклонение , выборочная средняя и объем выборки .

Решение. Требуется найти доверительный интервал

. (23)

Все величины, кроме , известны. Найдем из соотношения . По таблице приложения 1 находим . Подставив , , , в (23), окончательно получим искомый доверительный интервал .

Пример. Найти минимальный объем выборки, при котором с надежностью 0,95 точность оценки математического ожидания генеральной совокупности по выборочной средней равна , если известно среднее квадратическое отклонение нормально распределенной генеральной совокупности.

Решение. Воспользуемся формулой, определяющей точность оценки математического ожидания генеральной совокупности по выборочной средней: .

Отсюда . (24)

по условию, ; следовательно, . По таблице приложения 2 найдем . Подставив , и в (24), получим искомый объем выборки .

Пример. Произведено 15 измерений одним прибором (без систематической ошибки) некоторой физической величины, причем «исправленное» среднее квадратическое отклонение случайных ошибок измерений оказалось равным 0,7. Найти точность прибора с надежностью 0,99. Предполагается, что результаты измерений распределены нормально.

Решение. Точность прибора характеризуется средним квадратическом отклонением случайных ошибок измерений. Поэтому задача сводится к отысканию доверительного интервала, покрывающего с заданной надежностью :

. (25)

По данным и по таблице приложения 4 найдем . Подставив , в соотношение (25), окончательно получим .