总体参数的区间估理解
区间估计
常见形式
间估计的区间上、下界通常形式为：“点估计±误差” “总体均值”的区间估计
总体均值：μ 总体方差：σ 样本均值：x =(1/n）×Σ（Xi) 样本方差：s =(1/(n-1））×Σ（Xi-x)^2 符号假设置信水平：1-α 显著水平：α
已知n个样本数据Xi (i=1,2,...,n），如何估计总体的均值? 首先，引入记号： 区间估计σ'=σ/sqrt(n) s'=s/sqrt(n) 然后，分情况讨论： 情况1 小样本（n<30），σ已知，此时区间位于 x ± z（α/2）×σ' 情况2 小样本（n<30），σ未知，此时区间位于 x ± t（α/2）×s' 区间估计情况3 大样本（n≥30），σ已知，此时区间位于 x ± z（α/2）×σ' 情况4 大样本（n≥30），σ未知，此时区间位于 x ± z（α/2）×s' 其中， z（α/2）表示：正态分布的水平α的分位数 t（α/2）表示：T分布的水平α的分位数
置信区间
区间估计有时，对所考虑的置信区间（或上、下限）加上某种一般性限制，在这个前提下寻找最优者。无偏 性是经常用的限制之一，如果一个置信区间（上、下限）包含真值θ的概率，总不小于包含任何假值θ┡的概率， 则称该置信区间（上、下限）是无偏的。同变性（见统计决策理论）也是一个常用的限制。
求置信区间的方法 最常用的求置信区间及置信上、下限的方法有以下几种。
即
费希尔把这个等式解释为：在抽样以前，对于θ落在区间内的可能性本来一无所知，通过抽样，获得了上述 数值，它表达了统计工作者对这个区间的"信任程度",若取b)=-α=uα/2，则得到区间，其信任程度为 1-α。即 当用上述区间作为θ的区间估计时，对于“它能包含被估计的θ”这一点可给予信任的程度为1-α。
总体参数的区间估计必须具备的三个要素
一、概述总体参数的区间估计是统计学中一个重要的概念，在实际应用中具有广泛的应用。
区间估计的目的是利用样本数据对总体参数进行估计，以确定参数的取值范围。
在进行区间估计时，需要考虑三个重要的要素，以确保估计结果的准确性和可靠性。
二、总体参数的定义在统计学中，总体参数指的是对整个总体的某一特征进行描述的指标。
例如总体均值、总体比例等。
总体参数通常是未知的，需要通过样本数据来进行估计。
区间估计就是利用样本数据对总体参数进行估计，给出一个区间，以确定参数的取值范围。
三、区间估计的三个要素1. 置信水平置信水平是区间估计中非常重要的一个要素。
它指的是对总体参数估计的准确程度的度量，通常用1-α来表示，其中α称为显著性水平，通常取0.05或0.01。
置信水平越高，说明对总体参数的估计越可信。
在实际应用中，常用的置信水平为95或99。
2. 样本容量样本容量是另一个影响区间估计结果的重要要素。
样本容量的大小直接影响了估计结果的精确度。
通常来说，样本容量越大，估计结果越精确。
在进行区间估计时，一般需要根据置信水平和总体参数的方差来确定合适的样本容量。
3. 统计分布在进行区间估计时，需要考虑所使用的统计分布。
常用的统计分布包括正态分布、t分布、F分布等。
选择合适的统计分布对区间估计的结果具有重要影响。
通常在实际应用中，根据样本容量和总体参数的分布情况来选择合适的统计分布。
四、区间估计的计算方法区间估计的计算方法通常包括以下几个步骤：1. 确定置信水平，通常取95或99。
2. 根据置信水平和总体参数的分布情况，选择合适的统计分布。
3. 根据样本数据计算得到统计量的值。
比如样本均值、样本比例等。
4. 根据统计量的值，计算得到区间估计的上限和下限。
通常使用公式：点估计值±临界值×标准误差。
五、实际应用区间估计在实际应用中具有广泛的应用，比如医学研究、市场调研、经济预测等领域。
在这些领域中，通常需要对总体参数进行估计，以确定参数的取值范围。
点估计和区间估计公式
点估计和区间估计公式统计学中，点估计和区间估计是两个重要的概念。
点估计是指通过样本数据来估计总体参数的值，而区间估计则是通过样本数据来估计总体参数的值所在的区间。
本文将详细介绍点估计和区间估计的公式及其应用。
一、点估计公式点估计是通过样本数据来估计总体参数的值。
在统计学中，常用的点估计方法有最大似然估计和矩估计。
最大似然估计是指在给定样本数据的情况下，选择使得样本出现的概率最大的总体参数值作为估计值。
矩估计是指通过样本矩来估计总体矩，从而得到总体参数的估计值。
点估计的公式如下：最大似然估计：设总体参数为θ，样本数据为x1,x2,…,xn，样本概率密度函数为f(x;θ)，则总体参数的最大似然估计为：θ^=argmaxθL(θ;x1,x2,…,xn)=argmaxθ∏i=1nf(xi;θ)其中，L(θ;x1,x2,…,xn)为似然函数，θ^为总体参数的最大似然估计值。
矩估计：设总体参数为θ，样本数据为x1,x2,…,xn，样本矩为μ1,μ2,…,μk，则总体参数的矩估计为：θ^=g(μ1,μ2,…,μk)其中，g为函数，θ^为总体参数的矩估计值。
二、区间估计公式区间估计是通过样本数据来估计总体参数的值所在的区间。
在统计学中，常用的区间估计方法有置信区间估计和预测区间估计。
置信区间估计是指通过样本数据来估计总体参数的值所在的区间，使得该区间内的真实总体参数值的概率达到一定的置信水平。
预测区间估计是指通过样本数据来估计未来观测值的区间，使得该区间内的未来观测值的概率达到一定的置信水平。
区间估计的公式如下：置信区间估计：设总体参数为θ，样本数据为x1,x2,…,xn，样本均值为x̄，样本标准差为s，置信水平为1-α，则总体参数的置信区间为：x̄±tα/2,n−1×s/√n其中，tα/2,n−1为自由度为n-1、置信水平为1-α的t分布的上分位数。
预测区间估计：设总体参数为θ，样本数据为x1,x2,…,xn，样本均值为x̄，样本标准差为s，置信水平为1-α，则未来观测值的预测区间为：x̄±tα/2,n−1×s×√1+1/n其中，tα/2,n−1为自由度为n-1、置信水平为1-α的t分布的上分位数。
总体参数的区间估计
三、总体参数的区间估计
图5-10 “探索”对话框
图5-11 “探索:统计量”对话框
三、总体参数的区间估计
单击“统计量”按钮，弹出“探索：统计量”对话框，如图5-11所示。 该对话框中有如下四个复选框： （1）描述性：输出均值、中位数、众数、标准误、方差、标准差、极小值 、极大值、全距、四分位距、峰度系数和偏度系数的标准误差等。此处能够设 置置信区间，默认为90%(α=0.1),可根据需要进行调整。 （2）M 最大似然确定数。 （3）界外值：输出五个最大值和五个最小值。 （4）百分位数：输出第5%、10%、25%、50%、75%、90%、95%位数 。
三、总体参数的区间估计
【例5-17】 某餐馆随机抽查了50位顾客的消费额（单位：元）为 18 27 38 26 30 45 22 31 27 26 35 46 20 35 24 26 34 48 19 28 46 19 32 36 44 24 32 45 36 21 47 26 28 31 42 45 36 24 28 27 32 36 47 53 22 24 32 46 26 27 在90%的概率保证下，采用点估计和区间估计的方法推断餐馆顾客的平均消 费额。 解：执行“分析”→“描述统计”→“探索”命令，打开“探索”对话框。由于本例只 有消费额一个变量，且需要对消费额进行探索性分析，故选中左侧列表框中的“消 费额”选项，将其移入“因变量列表”框中，如图5-10所示。
解：已知n=31,α=0.01,=10.2;σ=2.4,z0.005=2.58，由于总 体方差已知，为大样本，可以利用式（5-23）来进行计算。
即（9.088，11.312 该学生每天的伙食费在显著性水平为99%时的置信区间为（ 9.088，11.312）。
7第七讲++区间估计
么？或者在什么范围。
点估计：根据样本数据算出一个单一的估 计值，用来估计总体的参数值。 区间估计：计算抽样平均误差，指出估计 的可信程度，进而在点估计的基础上，确定总
体参数的所在范围或区间。
第二节 总体均值与方差的点估计
概括地说： 经常需要对总体进行估计的两个数字特征是： 总体的均值和方差。如果将总体的均值和方 差视为数轴上的两个点，这种估计称为点估 计。如果要求估计总体的均值或方差将落在 某一段数值区间，这种估计称为区间估计。
要对总体参数值进行区间估计，既要在一定 可靠度上求出总体参数的置信区间的上下限， 需要以下条件：
1.要知道与所要估计的参数相对应的样本统计 量的值，以及样本统计量的理论分布；
2.要求出该种统计量的标准误；
3.要确定在多大的可靠度上对总体参数作估计， 再通过查某种理论概率分布表，找出与某种可靠度 相对应的该分布横轴上记分的临界值，才能计算出 总体参数的置信区间上下限。
则称 [ T1 , T2 ]为 的置信水平为1 - 的
几点说明
置信区间的长度 T2 T1 反映了估计精度 T2 T1 越小, 估计精度越高.
反映了估计的可靠度, 越小, 越可靠. 越小, 1- 越大, 估计的可靠度越高,但
这时, T2 T1 往往增大, 因而估计精度降低.
n
n
X 1.96 X 1.96
n
) 0.95 ) 0.95
n
n
4、解释
在置信区间[X-1.96SEx，X+1.96SEx]内，正 确估计总体均值所在区间的概率为0.95。但 是，做这种区间估计不可能保证完全无误， 估计错误的概率大约为0.05。
参数的区间估计
参数的区间估计1. 参数的概念参数是指一种描述总体特性的量，通常用符号表示。
以样本均值为例，我们通常用$\bar{x}$表示样本均值，用$\mu$表示总体均值，$\bar{x}$就是关于$\mu$的一个参数。
2. 区间估计的基本思想区间估计是通过样本的统计量来估计总体的参数，因为样本数据毕竟是有限的，所以估计值与真实值之间必然存在误差。
为了消除这种误差，我们采用确定一个区间的方法，即“置信区间”。
置信区间是指用样本数据计算出来的一个范围，其含义是真实的总体参数值有一定的置信水平（置信度）落在这个区间内。
①确定信赖水平（置信度）$1-\alpha$，$\alpha$称为显著性水平。
②根据样本均值选择合适的经验公式或理论公式来计算样本估计量的标准误差。
③根据置信度$1-\alpha$，查找$t$分布表或正态分布表，得到置信水平为$1-\alpha$的$t$值或$z$值。
④根据样本容量和总体方差是否已知，确定区间估计公式。
⑤根据置信度和样本数据计算出置信区间。
下面具体介绍区间估计的步骤：A. 确定总体所服从的概率分布总体可以服从正态分布、泊松分布、二项分布等概率分布，其中正态分布是最为常用的一种分布。
B. 确定样本容量$n$样本容量$n$的大小直接影响到置信区间的精度，当样本容量越大，置信区间的长度就越短。
一般观测数据越多，则样本容量越大。
C. 确定置信度$1-\alpha$置信度是指总体参数落在某一特定区间内的概率，一般取$95\%$或$99\%$。
D. 求出样本均值$\bar{x}$样本均值$\bar{x}$是样本中所有元素值的总和除以样本容量$n$，即$\bar{x}=\frac{\sum_{i=1}^nx_i}{n}$E. 求出样本方差$s^2$若总体标准差未知，用样本标准差$s$代替，$S(\bar{x})=\frac{s}{\sqrt{n}}$G. 选择合适的分布当总体服从正态分布，$\frac{\bar{x}-\mu}{\frac{\sigma}{\sqrt{n}}}$服从标准正态分布；当总体未知且样本容量$n$较小（$n<30$），$\frac{\bar{x}-\mu}{\frac{s}{\sqrt{n}}}$服从$t$分布。
总体参数的区间估计
因为
ˆ (1 P ˆ) P SP ˆ n
0.1 (1 0.1) 0.0077 1500
上一张 下一张 主 页Fra bibliotek退 出
所以该地区老年人结核病患病率ρ 的95%、 99%置信区间为：
0.1 1.96 0.0077 0.1 1.96 0.0077
0.1 2.58 0.0077 0.1 2.58 0.0077
越高。
上一张 下一张 主 页 退 出
常用的置信度为95%和99%，故由（5-13）
式可得总体平均数μ 的95%和99%的置信区间如
下：
（ x t 0.05 S x x t 0.05 S5-14 x ） （ 5-15 ） x t 0.01S x x t 0.01 S x
P( x t a S x x t a S x ) 1 a
称为置信半径； ta S x
（5-13）式称为总体平均数μ 置信度为1-a的置
信区间。其中
x和 ta S x
分别称为置信下限和置信上限； 置信上、下限 x ta S x
之差称为置信距，置信距越小，估计的精确度就
ˆ 其中， P 为样本百分数， 为样本百分数标准 S ˆ P
误， 的计算公式为： SP ˆ
SP ˆ ˆ (1 P ˆ P ) 5-18） （ n
上一张 下一张 主 页 退 出
【例5.10】 调查某地1500老年人，患结核病
的有150人，求该地区老年人结核病患病率的
95%、99%置信区间。
ˆ ，采用正态分布近似法求 由于>1000， >1% P 置信区间。
上一张 下一张 主 页 退 出
总体均值的区间估计公式
2.总体均值的区间估计
总体均值的区间估计公式: S X ± Z (1-α) √n 其中X为样本平均数,S为样本标准差, Z(1-α) 为置 信度是1－α所对应的 Z 值. n为样本规模.
计算练习:
调查某单位的工资情况,随机抽取900名工人作 为样本,调查得到他们的月平均工资为186元,标准 差为42元,求95%得置信度下,全单位职工的月平均 工资的置信区间是多少.
42 1.96× √900
Z 检验表
P≤ 0.10 0.05 0.02 0.01 │Z│≥ 一端 1.29 1.65 2.06 2.33 二端 1.65 1.96 2.33 2.58
3.总体百分数的区间估计
总体百分数的区间估计公式为: P（1—p） P±Z（1－α）
n
这里，P为样本的百分比 。 例题： 从某工厂随机抽取400名工人进行调查,结 果表明女工的比例为 20%现在要求在90%的置 信度下，估计全厂工人中女工比例的置信区间。
1.假设检验的依据
假设检验所依据的是概率论中的“小概率
原 理”即“小概率事件在一次观察中不可能出现的 原 理”,但是如果现实的情况恰恰是在一次观察中小 概率事件出现了,应该如何判断呢? 一种意见认为该事件的概率仍然很小 ,只不 过偶然被遇上了, 另一种则是怀疑和否定该事件的概率未必很 小,即认为该事件本身就不是一种小概率事件,而
3.假设检验的步骤:
①建立虚无假设和研究假设通常将原假 设作为虚无假设. ②根据需要选择适当的显著性水α(即 小概率的大小).通常α=0.05或α=0.01等. ③根据样本数据计算出统计值,并根据显 著性水平查出对应的临界值. ④将临界值与统计值进行比较,以判定是 接受虚无假设还是接受研究假设.
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置信区间
样本统计量 (点估计)
置信下限
置信上限
我们用95%的置信水平得到某班学生考试成绩的置信 区间为60-80分，如何理解？
错误的理解：60-80区间以95%的概率包含全班同学平均成绩的真值； 或以95%的概率保证全班同学平均成绩的真值落在60-80分之间。 正确的理解：如果做了多次抽样（如100次），大概有95次找到的区间 包含真值，有5次找到的区间不包括真值。 真值只有一个，一个特定的区间“总是包含”或“绝对不包含”该真值。 但是，用概率可以知道在多次抽样得到的区间中大概有多少个区间包含 了参数的真值。
如果还是不能理解，则对有关区间估计结果最好的回答： 该班同学平均成绩的置信区间是60-80分，置信度为95%。
区间估计的内容
置信区间
均 值 2 已知 2 未知
比例
方差
区间估计与点估计的区别
例题
在一项关于社会人力资源的调查中询问了346
名找工作的人为什么如此频繁地变动工作.其 中152人的回答是:其他地方有更高的补偿”, (1)试估计所有工作的人当中认为”其他地方 有更高的补偿”的人所占比率的点估计 (2)求总体比率的99%的区间估计
参数区间估计的含义：
估计总体参数的区间范围，并给出区间估 计成立的概率值。
p(1 2 ) 1
1-α(0<α<1)称为置信度；α是区间估计的显著性水平，其取
值大小由实际问题确定，经常取1%、5%和10%。
如何理解？
例如抽取了100个样本，根据每一个样本均
构造了一个置信区间，，这样，由100个样 本构造的总体参数的100个置信区间中，有 95%的区间包含了总体参数的真值，而5%的 置信区间则没有包含。这里，95%这个值被 称为置信水平（或置信度）。 一般地，将构造置区间的步骤重复很多次， 置信区间包含总体参数真值的次数所占的比 例称为置信水平。
如果做了多次抽样（如100次），大概有99
次找到的区间包含总体中认为“其他地方有 更高的补偿”的人所占比率的真值，有1次找 到的区间不包括该真值。
解：1) x=152, n= 346 p=x/n=152/346=0.44 2) Z0.01/2=normsinv(1-0.01/21 p) 0.44(1 0.44) 2.58 0.069 n 346
上限=0.44+ 0.069=0.509 下限=0.44- 0.069=0.371 99%的置信区间为（ 0.371, 0.509 ）