Файл: Мания, Г. М. Статистическое оценивание распределения вероятностей.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 72

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Г. М. М А Н И Я

СТАТИСТИЧЕСКОЕ ОЦЕНИВАНИЕ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЕРОЯТНОСТЕЙ

ИЗДАТЕЛЬСТВО ТБИЛИССКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ТБИЛИСИ 1974

■ ГОС. ПУКЛЯ*(АН— I

#

Ш

г :

517.8 УДК 519.281+519.282

М 234

В книге изучаются свойства статистических оценок распределения вероятностей. В области непараметрического оценивания, наряду с извест­ ными свойствами эмпирической функции распре­ деления, в книге освещены исследования послед­ них лет по оцениванию плотности. Параметри­ ческие оценки строятся для функции нормально­ го распределения и многомерных плотностей, в частности, для плотности нормального распреде­ ления. Получены предельные распределения неко­ торых статистик, характеризующих 'точность оценок.

Книга рассчитана на научных работников в области теории вероятностей, математической статистики и их приложений, аспирантов и сту­ дентов соответствующих специальностей.

(g) Издательство Тбилисского университета, 1974

20203 М — 608

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие

 

 

 

...............................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Г л а в а

I.

Некоторые свойства эмпирической функции распределения

7

§

I.

Распределение мер отклонения Sn (х)

от

F (х)

.

.

7

§

2.

Леммы о производящих функциях и преобразованиях

 

 

 

Лапласа

 

 

 

 

 

..................................................

 

 

 

 

14

 

§

3.

Распределение

статистики

D+ (0!, 6а)

. .

.

 

24

§ 4 .

Распределение

статистики

£\,(6i, 0г)

 

. . .

.

 

48

Г л а в а

II. Непараметрическаяоценкаплотностираспределения

 

 

67

§

I. Равномерная

сходимость у~п

к f (х)

 

68

§

2.

Лемма о

вероятностяхбольших

уклонений

. .

.

 

70

§ 3.

Построение доверительных областей для плотности рас­

 

 

 

пределения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96

§

4.

Непараметрическая

оценка плотности

двумерного

рас­

 

 

 

пределения . . .

 

 

. .

 

 

 

96

 

Г л а в а

III.

Непараметрическая оценка плотности распределения

в

 

 

 

 

случае двух неизвестных мер-

 

 

.

.

. 1 0 5

§

1.

Состоятельные

оценки

п л о т н о с т и .......................................

 

 

 

105

§

2.

Асимптотическое поведение

распределений

.

.

. 1 1 5

§

3.

Дополнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

128

Г л а в а

IV.

Параметрическая

оценка

функции

нормального

рас­

 

 

 

 

пределения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

133

§

1.

Моменты

и

максимальная абсолютная

погрешность

па­

 

 

 

раметрической оценки функции нормального распределения

134

§

2.

Некоторые

свойства

максимального

абсолютного

рас­

 

 

 

хождений двух параметрических оценок функции нор­

 

 

мального

распределения .

.

.

 

. . .

.

 

136

3


§

3.

Предельное

распределение

максимального

абсолют­

 

 

ного расхождения двух параметрических оценок функ­

 

 

ции нормального распределения

........................................

 

 

139

Г л а в а

V.

Свойства

параметрической

оценки

плотности

распреде­

 

 

ления

 

 

 

 

 

 

 

146

§

1.

Статистики,

связанные с

параметрической

оценкой

 

 

 

плотности

 

распределения

 

 

 

 

146

§

2.

Моменты

параметрической

оценки

плотности

 

распре­

 

 

деления

 

 

 

 

 

 

 

149

§

3.

Распределение

некоторых

функций

от нормальных

и

 

 

асимптотически

нормальных

случайных векторов

.

. 154

§4. Предельное распределение средней квадратической пог­ решности параметрической оценки плотности распределения 157

§5. Предельное распределение среднего квадратического рас­ хождения параметрических оценок плотности распределения 161

Гл а в а VI. Параметрическая оценка плотности нормального рас­

 

 

пределения

 

................................................

 

169

§

1.

Параметрическая

оценка

плотности

одномерного

нор­

 

 

мального

распределения

 

 

170

§

2.

Параметрическая

оценка

плотности

многомерного

нор­

 

 

мального

распределения

снезависимыми компонентами . 180

§

3.

Моменты

параметрической оценки плотности много­

 

 

мерного

нормального распределени я........................................

186

§4. Средняя квадратическая погрешность параметрической оценки плотности многомерного нормального распределения 202

§5. Средняя квадратическая относительная погрешность па­ раметрической оценки плотности многомерного нормаль­

 

ного

распределения ...............................................................

207

§ 6.

Параметрическая оценка плотности логнормального рас­

 

пределения

209

§ 7.

Один случай асимптотического анализа мощности кри­

 

терия

с участием параметрической

оценки плотности

распределения

 

 

 

 

 

 

 

 

212

П р и л о ж е н и е

.

.

.

.

.

.

.

.

 

. . .

219

Л и т е р а т у р а

...................................................................

 

 

 

 

 

 

 

...........

.

. 2 3 1

У к а з а т е л ь ............................................

 

 

 

 

 

 

 

..

.

.

. 238

4


ПРЕДИСЛОВИЕ

Построение статистических оценок распределения вероят­ ностей и исследование их свойств имеет определяю щее значение для основной цели математической статистики — установления согласия эмпирических данных с гипотезами о неизвестных рас­ пределениях.

Впредлагаемой читателю книге изучены свойства пара­ метрических и непараметрических оценок функции распределе­ ния и плотности распределения случайных величин и векторов.

Вглаве I, открывающейся кратким обзором результатов о статистиках типа Колмогорова, Смирнова и Реньи, подробно

доказаны теоремы

о распределении супремумов одностороннего

и двустороннего отклонений эмпирической функции распределе­

ния — простейшей

непараметрической оценки неизвестной функ­

ции распределения — от оцениваемой функции.

В главе II изучаются свойства т. н. обобщенных гисто­

грамм — ненараметрических оценок типа Парзена плотности рас­ пределения по лебеговой мере. Теоремы, приведенные в этой главе, позволяют оценить точность приближения неизвестной плотности и построить для нее доверительную область заданного уровня.

Непараметрические оценки плотности можно строить и в том случае, когда плотность распределения берется не по лебе­

говой,

а

по неизвестной вероятностной

мере,

информация о

которой

содержится

в выборке

из соответствую шей генеральной

совокупности. Такие оценки рассматриваются в

главе

III.

В главе IV, посвященной параметрической оценке функции

нормального распределения посредством

выборочной

средней и

дисперсии,

наряду с

изложением известных результатов о мо­

ментах

оценки и

предельном

распределении

максимального

5


отклонения оценки от оцениваемой функции изучается макси - мальное расхождение двух параметрических оценок функции

нормального распределения по двум независимым выборкам.

В главах V и VI собраны результаты исследования мо­ ментов параметрической оценки плотности распределения и пре­ дельного распределения некоторых статистик, характеризующих

точность приближения и взаимное расхождение

нескольких оц е­

нок, построенных по независимым

выборкам.

Доказанные в

гл. V общие теоремы используются

для подробного изучения

свойств параметрической

оценки плотности нормального рас­

пределения, которой целиком посвящена гл. VI. Исходя из

предельных распределений

средней квадратической погрешности

параметрической оценки плотности нормального распределения и среднего квадратического расхождения нескольких таких оценок,

можно

строить

различные

критерии согласия и

однородности.

В конце гл. VI мощность такого критерия на простом

примере

сравнивается с мощностью критерия Пирсона.

 

 

 

 

 

В приложении

к

книге

помещены таблицы функций не­

которых

предельных распределений из глав I, IV и VI.

 

 

 

Считаю своим

приятным

долгом с чувством огромной бла­

годарности

вспомнить имя одного из основоположников

совет­

ской

школы математической

статистики

члена-корреспондента

АН

СССР

Н. В. Смирнова,

 

который ввёл

меня в круг

задач,

рассматриваемых в этой книге.

 

 

 

 

 

 

 

Пользуясь

случаем, выражаю признательность действитель -

ному члену АН УССР Б.

 

В.

Гнеденко,

ознакомившемуся

с

книгой в рукописи, за полезные

обсуждения и советы.

 

 

 

Хочу

выразить

искреннюю

благодарность моим

коллегам

К. В. Манджгаладзе,

Э.

А.

Надарая,

Р. Я.

Читашвили

и

Т. Л. Шервашидзе, любезно предоставившим рукописи с не­ опубликованными доказательствами некоторых теорем, включен­ ных в книгу. Последнему я глубоко признателен за ряд существенных усовершенствований формулировок и доказа­ тельств при окончательном редактировании книги.

6


Г Л А В А

I

 

НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА эмпирической функции

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

 

Самой естественной оценкой функции распределения F (х)

случайной величины X по выборке

Х х, ... ,Хп из генеральной

совокупности X является эмпирическая функция распределения

S n(%), равная относительной частоте

тех выборочных значений,

которые меньше х.

Sn(x),

 

Детальное изучение свойств

заключающееся в

исследовании мер отклонения Sn(х)

от F (х),

с помощью кото­

рых строятся непараметрические критерии согласия, является

заслугой советских математиков В. И. Г л и в е н к о ,

А. Н. К о л ­

м о г о р о в а , Н. В. С м и р н о в а , Б. В. Г н е д е н к о ,

Ю. В. П р о ­

х о р о в а ,

А. А. Б о р о в к о в а ,

И. И.

Г и х м а н а ,

В. С. К о ­

р о л ю к а,

В. С. М и х а л е в и ч а ,

Н. Н. Ч е н ц о в а и др.

 

В этой главе, после краткого обзора основных

результатов

о распределении мер отклонения

Sn (х) от F (х),

изучено

рас­

пределение супремумов одностороннего

и двустороннего откло­

нений Sn(x) от F (х) на заданном участке роста

F(x).

Не­

обходимость введения этих статистик была вызвана тем, что

степень согласия

Sn (x) с

F(х) часто бывает

разной на раз­

ных частях прямой, имея

тенденцию ухудшаться

на «хвостах»

распределения.

Знание их

свойств

позволяет

решить вопрос о

пригодности F (х) на том участке ее роста, где имеющийся

статистический

материал

наиболее

надёжен

для

проводимого

сравнения.

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕР ОТКЛОНЕНИЯ

Sn (х)

ОТ F (х)

В качестве

меры отклонения Sn (х) от

F (х)

в разное время

различными авторами рассматривались статистики

7