Надійний інтервал для оцінки математичного очікування нормального розподілу.
Нехай кількісна ознака X генеральної сукупності розподілена нормально, причому середнє квадратичне відхилення σ цього розподілу відомо.
Потрібно оцінити відоме математичне очікування а по вибірковій середній . Поставимо своїм завданням знайти надійні інтервали, що покривають параметр а з надійністю γ.
Розглядатимемо вибіркову середню як випадкову величину ( змінюється від вибірки до вибірки)
і вибіркові значення ознаки х1, х2 ..., хп- як однаково розподілені незалежні випадкові величини X1, X2 ...,Хп (ці числа також змінюються від вибірки до вибірки). Іншими словами, математичне очікування кожною з цих величин рівно а і середнє квадратичне відхилення -σ.
Приймемо без доведення, що якщо випадкова величина X розподілена нормально, то вибіркова середня , знайдена в незалежних спостереженнях, також розподілена нормально. Параметри розподілу такі
М ( ) = а, σ ( ) = .
Необхідно, щоб виконувалося співвідношення
Р(| -а| <δ)= γ
Користуючись формулою (1.3.5.8)
замінивши X на , т на а і σ на σ ( ) = , отримаємо
Р (| - а |< δ) = 2Ф( ) = 2Ф (t) (2.2.3.1)
де t =
Знайшовши з останньої рівності δ =, можемо записати
Р (| - а |< ) = 2Ф (t)
Прийнявши до уваги, що ймовірність Р задана і рівна γ, остаточно маємо (щоб отримати робочу формулу, вибіркову середню знов позначимо через )
Р (- |< а|< + ) = 2Ф (t)=γ (2.2.3.2)
Зміст отриманого співвідношення такий: з надійністю γ можна стверджувати, що надійний інтервал (- ; +) покриває невідомий параметр а; точність оцінки
δ=
Число t визначається з рівності 2Ф(t)= γ або Ф(t) = γ/2; по таблиці функції Лапласа (див. додаток 3) знаходиться аргумент t, якому відповідає значення функції Лапласа, рівне γ/2
ЗауваженняНадійну ймовірність не слід пов'язувати з оцінюваним параметром; вона зв'язана лише з межами надійного інтервалу, які, як вже було вказано, змінюються від вибірки до вибірки.