数理统计的基础知识
第六章 数理统计的基础知识
每包要是有3粒不 发芽，马上免费退换！
每包25粒
零售商面临如下两种类型的不确定性：
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第六章 数理统计的基础知识
（1）他对种子公司出售的小包中可接受 （即至少有22粒花籽将发芽）的包数所占比 例 PA是不清楚的。这是第一类不确定性。
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第六章 数理统计的基础知识
数理统计不同于一般的资料统计，它更 侧重于应用随机现象本身的规律性进行资料 的收集、整理和分析。
由于大量随机现象必然呈现出它的规律 性，因而从理论上讲，只要对随机现象进行 足够多次观察，被研究的随机现象的规律性 一定能清楚地呈现出来。
但事实上，只允许我们对随机现象进行 次数不多的观察试验，也就是说, 我们获得 的只是局部观察资料。
对总体的研究就是对随机变量 X 的研究。 X 的分布函数和数字特征也称为总体的分布函 数和数字特征。
以后不区分总体与相应的随机变量，统称 为总体 X 。
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第六章 数理统计的基础知识
例如 检验自生产线出来的零件是次品 还是正品。以0表示产品为正品，以1表示产品 为次品。 设出现次品的概率为 p（常数）， 则总体是由一些“0”和一些“1”组成的这，一 总体对应一个具有参数为 p 的 (0,1)分布：
若 X 的概率密度为 f ，则 ( X1 , X2 ,L , Xn ) 的概率密度为
n
f * ( x1, x2 ,L , xn ) f ( xi ) i 1
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第六章 数理统计的基础知识
数理统计研究的问题（统计推断） 例 某种子公司 A 栽种了几种类别的鲜 花，收获了大量的花籽，并把每25粒花籽扎 成一小包出售。一个零售商批发了若干包， 并向顾客保证：在每包25粒花籽中至少有22 粒将能发芽，否则的话可免费调换另一包。
那些包是可接 受的呢？
购买的200包仍有可能“碰巧”是从不可接受的
一万包中选取的。这样他就要损失一笔资金。
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第六章 数理统计的基础知识
这一类不确定性是由于“随机性”所引起的。 在已知 PA 的条件下，这种不确定性的程
度已在概率论部分作过讨论。 下面我们回到第一类不确定性 零售商对种子公司出售的小包中可接受
总体、样本和样
？
本值之间的关系 样本
样本值
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由定义知 若 X1 , X2 ,L , Xn 为 F 的一个样 本，则 ( X1 , X2 ,L , Xn ) 的联合分布函数为
n
F * ( x1, x2 ,L , xn ) F ( xi ) i 1
P{ X x} px (1 p)1x ( x 0,1)
的随机变量。将其称为是 (0,1) 分布的总体。 意思为：总体中的观察值是 (0,1)分布的随机 变量的值。
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定义【1.1】设 X 是具有分布函数 F 的随 机变量，若 X1 , X2 ,L , Xn是具有同一分布函数 F 的相互独立的随机变量，则称 X1 , X2 ,L , Xn 为从总体 X 中得到的容量为 n 的简单随机样 本，简称为样本。
的全体。 个体 总体中的每个元素。
例如 某工厂生产的所有灯泡的寿命是一 个总体，每一个灯泡的寿命是一个个体；
某学校男生的身高的全体是一个总体， 每个男生的身高是一个个体。
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总体中的每一个个体是随机变量的一个 观察值，因此，它是某个随机变量 X 的值。 即，一个总体对应于一个随机变量 X 。
其观察值 x1 , x2 ,L , xn 称为样本值。
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样本满足下面两个条件
1.代表性 X1 , X2 ,L , Xn中每一个与所考察 的总体有相同的分布。
2. 独立性 X1 , X2 ,L , Xn 是相互独立的随机
变量。
总体（理论分布）
200包，因此他又面临着第二类不确定性。
从中购买 200包
共100万包
这就是尽管他知道了 一百万包可接受的比例 PA 但对他所购买的200包， 哪些包是可接 其中可接受的比例仍旧 受的呢？ 没有“把握”。
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从中购买 200包
共100万包
即使 PA 是0.99，即种子公 司出售的一百万包中有99 万包是可接受的，零售商
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十九世纪末二十世纪初，随着近代数学 和概率论的发展，真正诞生了数理统计学这 门学科。
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数理统计学是一门应用性很强的学科。 是研究怎样以有效的方式收集、 整理和分析 带有随机性的数据，以便对所考察的问题作出 推断和预测，直至为采取一定的决策和行动提 供依据和建议。
Hai数理统计的任务就是研究怎样有效地收 集、整理、分析所获得的有限的资料，对所 研究的问题，尽可能地作出精确而可靠的结 论。
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§1 随机样本 总体 研究对象的某项数量指标的可能观察值
每包25粒中 至少有22粒将
发芽
所有的包都 如此吗？？
这种类型的不确定性，是不知道种子公司 出售的小包中可接受的比例，它是由于对总体
的真实状态（天然状态）无知所引起的不确定 性。
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（2）由于种子公司出售的花籽的货单上， 这类花籽共有一百万包，而零售商只购买了
（即至少有22粒花籽将发芽）的包数所占比 例 PA是多少没有把握。
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零售商能够根据试验的方法（请公司进 行发芽试验）来改善他的处境。
根据试验他能作出天 然状况 PA 是多少的决策。
这就是抽取部分种籽进行发芽试验，通过 这部分中发芽数所占比例（频率）来对 PA 的 真值进行推断。
数理统计的基础知识
样本容量：=10
1 10 1 (2)x xi (100+85+&&+86)=78.1 10 i 1 10
n 1 1 * 2 2 2 s ( x x ) [21.9 6.9 i n 1 i 1 9
1. 定义 设 1 ,
称为自由度为n的 分布.
2. 临界值表的结构和使用 设 ~ 2(n)，若对于： 0<<1，
存在
则称
2
0 满足 2 2 P{ } , 为 2 (n) 分布的上分位点。
2
( ; n)
2 2
例16.3 给定=0.05,自由度n=25,求 满足下面等式的临界值:
2 *2
1 x,1 x 0, 解：分布密度为 p( x) 1 x,0 x 1, 0, 其它
则 E x(1 x)dx x(1 x)dx 0
1 0
0
1
1 D x (1 x )dx x (1 x )dx 1 0 6
(4) F 统计量及其分布
总体 ~ N （1， 12），（1， 2， ... n1 )为样本， ,S
*2 1
1 2 ( ) i n1 1 i 1
2 2
n1
总体 ~ N （2， ），（1， 2， ... n2 )为样本， , S 2*2 1 n2 2 ( ) i n2 1 i 1
(1) P{F 2 } (2) P{F 1}
解 (1)2 F ( ; n1, n2 ) F (0.1;10,5) 3.3
根据数理统计知识点归纳总结(精华版)
根据数理统计知识点归纳总结(精华版)
1. 引言
本文旨在对数理统计的基本知识点进行归纳总结，帮助读者快速了解数理统计的核心概念和方法。
2. 概率论基础
- 概率的基本定义和性质
- 随机事件的运算规则
- 条件概率和独立性
- 贝叶斯定理
3. 随机变量和分布
- 随机变量的定义和分类
- 离散型随机变量和连续型随机变量
- 常见离散型分布（如伯努利分布、二项分布、泊松分布）
- 常见连续型分布（如均匀分布、正态分布、指数分布）
4. 数理统计的基本概念
- 总体和样本的概念
- 估计与抽样分布
- 统计量和抽样分布
5. 参数估计
- 点估计的定义和性质
- 常见的点估计方法（如最大似然估计、矩估计）
- 区间估计的基本原理和方法
6. 假设检验
- 假设检验的基本思想和步骤
- 单侧检验和双侧检验
- 假设检验中的错误类型和显著性水平
- 常见的假设检验方法（如正态总体均值的检验、两样本均值的检验）
7. 相关分析
- 相关系数的定义和计算方法
- 相关分析的假设检验
- 线性回归分析的基本原理和方法
8. 统计软件的应用
- 常见的统计软件介绍（如SPSS、R、Python）
- 统计软件的基本操作（如数据导入、数据处理、统计分析）
9. 结语
本文对数理统计的核心知识点进行了简要的概括，供读者参考和研究。
通过研究数理统计，读者可以更好地理解和应用统计学在实际问题中的作用，提高数据分析和决策能力。
以上是根据数理统计知识点的归纳总结，希望有助于您对数理统计的理解和学习。
如需深入了解各个知识点的具体内容，请参考相关教材或课程。
数理统计基本知识
的特点,为此必须对随机抽取样本的方法提出如下要求：
(1)独立性 要求X1, X2 ,…, Xn 是相互独立的随机变量; (2)代表性 要求样本的每个Xi (i=1,2,…,n)与总体X具有相同 的分布. 满足以上两个条件的样本称为简单随机样本, 简称样本.
7
[注]
(1) 样本X1, X2 ,…, Xn 相互独立,且与总体X 同分布; (2) 样本X1, X2 ,…, Xn 可看成一个n 维随机向量,记为 (X1, X2 ,…, Xn ); 样本值记为(x1,x2,…,xn);
X1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 2 ~ ( 2) 3 3
21
(二) t 分布
设X~N(0,1),Y~2(n),且X与Y相互独立,则称随机变量
t
X Y /n
服从自由度是n的t 分布(Student分布),记作t ~ t(n). t(n)分布的概率密度函数为:
n=1
t (n)
t ( n)
t 1 ( n) t ( n) 0
t
t 分布的分位点: 对给定 (0<<1), 称满足
P{t t (n)}
的点 t (n)为t(n)分布的上 分位点.
当n>45时, t (n)
t ( n)
h(t )dt
1 n •样本均值 X X i ; n i 1
•样本方 差
n n 1 1 2 2 2 2 X nX S ( Xi X ) i n 1 n 1 i 1 i 1
1 n 2 •样本标准 S ( X X ) i n 1 i 1 n 差 1 k •样本k阶(原点)矩 Ak X i ( k 1, 2,...) n i 1 1 n k •样本k阶中心矩 Bk ( X i X ) ( k 2, 3,...) n i 1
数学概率论与数理统计的基础知识
数学概率论与数理统计的基础知识概率论和数理统计是数学中的重要分支，它们研究了随机事件的发生规律以及通过对数据进行统计分析来了解事物的规律性。
本文将介绍数学概率论与数理统计的基础知识，帮助读者了解这两个领域的重要概念和方法。
一、概率论的基础知识1. 随机试验和样本空间随机试验是在相同条件下具有不确定性的实验，其结果不能事先预知。
样本空间是随机试验所有可能结果的集合。
2. 事件和概率事件是样本空间的子集，表示一些感兴趣的结果。
概率是事件发生的可能性大小的度量，介于0和1之间。
3. 古典概型古典概型是指具有有限样本空间且样本点等可能出现的随机试验。
在古典概型中，事件的概率可以通过样本点的数目来计算。
4. 条件概率条件概率是指事件B在另一个事件A已经发生的条件下发生的概率，表示为P(B|A)。
条件概率的计算可以使用“乘法规则”。
5. 独立事件事件A和B称为独立事件，如果事件A的发生不会对事件B的发生产生影响。
独立事件的概率计算可以使用“乘法规则”。
二、数理统计的基础知识1. 总体和样本总体是指研究对象的全体，而样本是从总体中选取的一部分个体。
统计学中，我们通常通过对样本的统计分析来推断总体的特征。
2. 随机变量和概率分布随机变量是取值具有随机性的变量，可以是离散的或连续的。
概率分布描述了随机变量各个取值的概率。
3. 参数和统计量参数是总体的特征指标，统计量是样本的特征指标。
通过样本统计量的计算，我们可以对总体参数进行估计。
4. 抽样分布和中心极限定理抽样分布是指统计量的分布，它反映了统计量的随机性。
中心极限定理表明，当样本容量足够大时，样本均值的抽样分布近似服从正态分布。
5. 置信区间和假设检验置信区间用于对总体参数进行估计，假设检验用于对总体参数的假设进行推断。
通过置信区间和假设检验，我们可以对统计结论进行推断和验证。
三、应用案例概率论和数理统计在各个领域都有广泛的应用。
例如，金融领域中的风险评估和投资决策，医学领域中的临床试验和流行病学研究，工程领域中的质量控制和可靠性分析等等。
数理统计基础知识
多元线性回归分析
01
02
03
多元线性回归分析是研究多个自 变量与一个因变量之间线性关系 的回归分析方法。
多元线性回归模型可以表示为： y=β0+β1x1+β2x2+...+βkxk+ε ，其中β0,β1,...,βk为模型参数， ε为随机误差项。
多元线性回归分析的步骤与一元 线性回归分析类似，但需要考虑 多个自变量的影响以及自变量之 间的相关性问题。
02 概率论基础知识
概率的定义与性质
概率的直观定义
01
描述某一事件发生的可能性大小的数值。
概率的性质
02
非负性、规范性（所有可能事件的概率之和为1）、可加性（互
斥事件的概率之和等于它们并事件的概率）。
古典概型与几何概型
03
古典概型中每个样本点等可能出现，几何概型中样本点连续且
等可能分布。
条件概率与独立性
通过对样本进行重复抽样，生成大量自助样本，然后基于自助样本 得到参数的置信区间。
估计量的评价标准
无偏性
估计量的数学期望等于被估计的总体参数，即估计量在多次抽样下的平均 值等于总体参数真值。
有效性
对于同一总体参数的两个无偏估计量，方差更小的估计量更有效。
一致性
随着样本量的增加，估计量的值逐渐接近总体参数真值。
F检验
用于检验两个正态总体方差是否存在显著差异。
非参数假设检验
符号检验
用于检验两个相关样本的中位数是否存在显 著差异。
秩和检验
用于检验两个独立样本的中位数是否存在显 著差异。
游程检验
用于检验两个相关样本的分布是否存在显著 差异。
06 方差分析与回归分析
数理统计基本知识
2 (5), Y
E( 2 ) n, D( 2 ) 2n.
P{ (n)}
2 2
2 2 ( n ) 的点 为分布 (n) 的上分位点.
( n)
2
f ( y)dy
19
•当n充分大(>45)时,有
2
1 ( z 2n 1 ) 2 2
i 1
n
X i 2 等均
1 ( X 1 X 2 ) 等都不是统计 2 Xi i 1 2 量，因为它们含有未知参数 ,
为统计量，而
1
n
2
从统计量的定义可知，统计量是不含任何未知参数的
随机变量．
10
几个常用的统计量 设X1, X2 ,…, Xn是来自总体X
的一个样本, (x1,x2,…,xn)是其观察值.
§6.2
抽样分布
一、统计量 样本是进行统计推断的依据.但在应
用时,往往不是直接使用是样本本身,而是针对不同 的问题构造样本的适当函数,利用这些样本的函数进 行统计推断. 定义1 设X1, X2 ,…, Xn是来自总体 X 的一个样本, g(X1, X2 ,…, Xn)是X1, X2 ,…, Xn函数,若g 中不含任 何未知参数，则称g(X1, X2 ,…, Xn)是一个统计量． [注] (1) 统计量是一个随机变量;
n 11
0
18
y
2 分布的可加性 设 12 ~ 2 (n1 ), 2 ~ 2 (n2 ) 2 2 2 2 2 且 1 与 2相互独立,则有 1 2 ~ ( n1 n2 )
分布的数学期望和方差
例： X
U ( 0, 4), 则 E ( X Y ) _____ D( X Y ) _____ . 分布的分位点 对于给定正数 (0<<1), 称满足
数理统计主要知识点
数理统计主要知识点数理统计是统计学的重要分支，旨在通过对概率论和数学方法的研究和应用，解决实际问题上的不确定性和随机性。
本文将介绍数理统计中的主要知识点，包括概率分布、参数估计、假设检验和回归分析。
一、概率分布概率分布是数理统计的基础。
它描述了一个随机变量所有可能的取值及其对应的概率。
常见的概率分布包括：1. 均匀分布：假设一个随机变量在某一区间内取值的概率是相等的，则该随机变量服从均匀分布。
2. 正态分布：正态分布是最常见的连续型概率分布，其概率密度函数呈钟形曲线，具有均值和标准差两个参数。
3. 泊松分布：泊松分布描述了在一定时间内发生某个事件的次数的概率分布，例如在一天内发生交通事故的次数。
4. 二项分布：二项分布描述了进行一系列独立实验，每次实验成功的概率为p时，实验成功的次数在n次内取特定值的概率。
二、参数估计参数估计是根据样本数据来推断随机变量的参数值。
常见的参数估计方法包括：1. 最大似然估计：假设数据服从某种分布，最大似然估计方法寻找最能“解释”数据的那个分布，计算出分布的参数值。
2. 矩估计：矩估计方法利用样本矩来估计分布的参数值，例如用样本均值估计正态分布的均值，样本方差估计正态分布的方差。
三、假设检验假设检验是为了判断一个统计假设是否成立而进行的一种统计方法。
它包括假设、检验统计量和显著性水平三个重要概念。
1. 假设：假设指的是要进行验证的观察结果，分为零假设和备择假设两种。
2. 检验统计量：检验统计量是为了检验零假设而构造的统计量，其值代表目标样本符合零假设的程度。
3. 显著性水平：显著性水平是用来决定是否拒绝零假设的标准，通常为0.01或0.05。
四、回归分析回归分析是用来研究和描述两个或多个变量之间关系的统计方法。
它可以帮助人们了解因果关系，做出预测和控制因素的效果。
1. 简单线性回归：简单线性回归是一种简单的回归分析方法，它描述一个因变量和一个自变量之间的线性关系。
2. 多元线性回归：多元线性回归描述多个自变量和一个因变量之间的关系，通过多元回归模型可以找到最佳的回归系数，从而用来预测未来的结果。
概率论与数理统计知识点总结
概率论与数理统计知识点总结概率论与数理统计是数学的一个重要分支，主要研究各种随机现象的规律性及其数值描述。
下面将对概率论与数理统计的一些重要知识点进行总结。
一、概率论知识点总结1. 随机事件与概率- 随机事件：指在一定条件下具有不确定性的事件。
- 概率：用来描述随机事件发生的可能性大小的数值。
2. 古典概型与几何概型- 古典概型：指随机试验中，所有基本事件的可能性相等的情况。
- 几何概型：指随机试验中，基本事件的可能性不完全相等，与图形的属性有关的情况。
3. 随机变量与概率分布- 随机变量：定义在样本空间上的函数，用来描述试验结果与数值之间的对应关系。
- 离散随机变量：取有限个或可列个数值的随机变量。
- 连续随机变量：取无限个数值的随机变量。
4. 期望与方差- 期望：反映随机变量平均取值的数值。
- 方差：反映随机变量取值偏离期望值的程度。
5. 大数定律与中心极限定理- 大数定律：指在独立重复试验中，随着试验次数增加，事件发生的频率趋近于其概率。
- 中心极限定理：指在独立随机变量之和的情况下，当随机变量数目趋于无穷时，这些随机变量之和的分布趋近于正态分布。
二、数理统计知识点总结1. 抽样与抽样分布- 抽样：指对总体进行有规则地选择一部分样本进行观察和研究的过程。
- 抽样分布：指用统计量对不同样本进行计算所得到的分布。
2. 参数估计与置信区间- 参数估计：根据样本推断总体的未知参数。
- 置信区间：对于总体参数估计的一个区间估计，用来表示这个参数的可能取值范围。
3. 假设检验与统计显著性- 假设检验：用来判断统计推断是否与已知事实相符。
- 统计显著性：基于样本数据，对总体或总体参数进行判断的一种方法。
4. 方差分析与回归分析- 方差分析：用来研究因素对于某一变量均值的影响程度。
- 回归分析：通过观察变量之间的关系，建立数学模型来描述两个或多个变量间的依赖关系。
5. 交叉表与卡方检验- 交叉表：将两个或多个变量的数据按照某种方式交叉排列而形成的表格。
数理统计关键知识点汇总
数理统计关键知识点汇总数理统计（Statistical Mathematics）是数学的一个分支，研究的是收集、分析和解释数据的方法。
在实际应用中，统计学被广泛运用于各个领域，包括经济学、社会学、医学和环境科学等。
本文将汇总并介绍数理统计的几个关键知识点。
一、总体和样本在统计学中，我们需要区分总体（Population）和样本（Sample）这两个概念。
总体是研究对象的全体，而样本是从总体中抽取的一部分。
通过对样本的研究，我们可以推断出总体的特征。
在实际应用中，由于总体往往过于庞大，难以直接进行统计分析，因此常常采用样本来代表总体。
二、概率分布概率分布是用来描述随机变量可能取值的概率的函数。
常见的概率分布包括正态分布、泊松分布和二项分布等。
正态分布是最重要的分布之一，它在自然界中广泛存在，被广泛应用于描述实验结果、人口统计数据和观测误差等。
三、抽样分布抽样分布是样本统计量的分布。
样本统计量是根据抽取的样本计算得到的数值指标，如样本均值和样本方差等。
抽样分布的中心极限定理表明，当样本容量足够大时，抽样分布可以近似地服从正态分布。
这对于进行统计推断提供了基础。
四、参数估计参数估计是根据样本数据来估计总体参数值的方法。
常见的参数估计方法包括点估计和区间估计。
点估计是根据样本估计得到总体参数的一个点估计值，如样本均值是对总体均值的一个点估计。
区间估计是根据样本数据构造一个总体参数的区间估计范围，如置信区间。
五、假设检验假设检验是用来检验关于总体参数的假设的方法。
通常，我们会提出一个原假设和一个备择假设，并进行假设检验来判断哪个假设更为合理。
假设检验的基本思想是计算一个统计量，并将其与一个临界值进行比较，从而得出对原假设的统计结论。
六、相关与回归分析相关和回归分析是用来研究变量之间关系的方法。
相关分析用于描述两个变量之间的相关程度，可以通过计算相关系数来衡量变量间的线性关系强度。
回归分析则用于建立一个变量与多个自变量之间的关系模型，从而进行预测和解释。
4-1数理统计的基础知识
T6
1 2
(
X
2 1
X
2 2
X
2 3
).
不是
2. 常用统计量
设( X1, X2 , , Xn它)反是映来了自总总体体均值X的一个样本, ( x1, x2 , , xn )是这一样 的信本息的样本值.
(1)样本平均值
1 n
X n i1 Xi ;
其观察它的值反信映息了x 总 体n1 方in1差xi .
数理统计是研究统计工作一般原理和方法的科学，它主要阐
述搜集、整理、分析统计数据，并据以对研究对象进行统计
推断的理论和方法，是统计学的核心和基础。
数理统计的任务就是在概率论的基础上研究怎样以 有效的方式收集、整理和分析可获得的有限的, 带有 随机性的数据资料,对所考察问题的统计规律性尽可 能作出精确而可靠的推断或预测，为采取一定的决 策和行动提供依据和建议.
n维r.v.(抽样具有随机性）
样本容量：样本中所含的个体的数目n.
样本值：样本的一次观察值或实现值 ( x1, x2 , xn ).
(2) 简单随机样本 1. 代表性： X1,X2,…, Xn中每一个与所考察的总体X 有相同的分布.
2. 独立性： X1,X2,…, Xn是相互独立的随机变量.
满足上述两条性质的样本称为简单随机样本. 注：以后所考虑的样本均为简单随机样本， 并简称为样本.
样本矩具有下列性质:
性质 设总体X的期望E( X ) ,方差D( X ) 2 ,
( X1, X2 , , Xn )为来自总体X的样本,则有 :
(1) E( X ) ;
(2)
D( X )
1 n
2;
(3)
E( S02 )
n1 n