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
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