, (5.2.6)
и исследуем её свойства.
1. По аналогии со случаем, когда математическое ожидание известно, можно показать состоятельность оценки (5.2.6).
2. Преобразуем выражение (5.2.6)
Поскольку случайные величины и
являются функциями одной и той же выборки,
то они зависимы. Причём их зависимость такова, что разность этих случайных
величин оказывается подчинённой закону распределения хи-квадрат с n – 1 степенями свободы. Таким
образом
, (5.2.7)
откуда
.
Следовательно, статистическая дисперсия оказывается смещённой оценкой параметра
. Для исправления оценки
её достаточно умножить на коэффициент n(n–1). С ростом объёма n выборки указанный коэффициент стремится к единице,
поэтому при достаточно больших n смещённостью
оценки
можно пренебречь.
3. Поскольку
,
, (5.2.8)
то при n ® ¥ имеет
место . Результат, полученный на основе анализа
выражения (5.2.8), свидетельствует об асимптотической эффективности оценки
.
Итак, при n ® ¥ исправленная статистическая дисперсия
(5.2.9)
является подходящим значением дисперсии случайной
величины
. С уменьшением объёма n
выборки эффективность этой оценки несколько падает.
Оценка (5.2.9) имеет следующие числовые характеристики:
;
;
. (5.2.10)
Вычисление дисперсии связано
со сложными выкладками, поэтому её выражение приведено без вывода.
При большом объёме n выборки
приближённое значение оценки можно вычислять по
формуле
. (5.2.11)
Перейдём к отысканию оценки для среднего квадратического отклонения
случайной величины
в
случае неизвестного математического ожидания. Указанная оценка определяется по
формуле
. (5.2.12)
Проанализируем свойства оценки (5.2.12).
1. Из вышеизложенного следует, что данная оценка состоятельна и асимптотически эффективна.
2. Согласно выражениям (5.2.7) и (5.2.9) имеем
.
Поэтому
и, следовательно, (5.2.12) является смещённой оценкой . Для исправления данной оценки её
достаточно умножить на коэффициент
.
Полученная при этом функция случайной выборки
(5.2.13)
будет состоятельной, несмещённой и асимптотически эффективной оценкой
среднего квадратического отклонения случайной величины
.
Подходящее значение можно
получить и непосредственно, используя статистическую дисперсию (5.2.6). Для
исправления получаемой при этом оценки
её
необходимо умножить на коэффициент
,
т.е. величина
является состоятельной, несмещённой и асимптотически эффективной оценкой.
В заключение отметим, что поскольку известное соотношение для дисперсии
справедливо и для её оценки, т.е.
,
то формулам (5.2.1), (5.2.4) и (5.2.9), (5.2.11) соответственно можно придать более удобный для практического использования вид:
(5.2.14)
П р и м е р 5.6. Производятся измерения одного
из габаритных размеров однотипных деталей. Данные
измерений сведены в табл.5.2.
Таблица 5.2
Результаты измерений размера деталей
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.