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統計學概率與抽樣分布

生活 更新时间:2024-07-01 13:23:28
比例的抽樣分布

從同一總體中取得的所有大小為n的可能樣本,由這些樣本的比例形成的一個分布,就是比例的抽樣分布。用Ps代表樣本比例的随機變量。比例的抽樣分布其實就是一種概率分布,由所有大小為n的可能樣本的各種比例構成。如果我們知道這些比例的分布,就能利用這個分布求出一個特定樣本的比例的發生概率。

通俗地解釋:比例的抽樣分布要解決的是“已知總體的相關參數,要求解某樣本比例的發生概率”的問題。具體計算步驟如下:

  1. 查看特定樣本大小相同的所有樣本。如果有一個大小為n的樣本,就需要考慮所有大小為n的可能樣本。

  2. 觀察所有樣本比例形成的分布,然後求出期望和方差。每個樣本都有自己的情況,因此每個樣本比例的目标概率都可能不同。

  3. 得出上述比例的分布後,利用該分布求出概率

比例抽樣分布的期望、方差和連續性修正

在《每天一點統計學——樣本預測總體》中我們已經了解,期望樣本的成功比例與總體的成功比例是一緻的,假設期望的成功概率為p,不成功的概率為q,那麼比例抽樣分布的期望的計算公式如下:

統計學概率與抽樣分布(每天一點統計學)1

比例抽樣分布的期望

在《每天一點統計學——二項分布公式的推導和使用》也涉及到相關方差的計算,比例抽樣分布的方差計算也需要根據二項分布方差的公式進行推導:

統計學概率與抽樣分布(每天一點統計學)2

比例抽樣分布的方差

比例抽樣分布的方差與n相關。n越大,方差越小。也就是說,樣本比例包含的對象越多,用樣本比例作為p的估計量就越可靠。

求出期望和方差後,可以畫出比例抽樣分布的圖形:

統計學概率與抽樣分布(每天一點統計學)3

比例抽樣分布的正态分布圖

比例抽樣分布是是符合正态分布的,當n越大,比例抽樣分布越接近正态分布。所謂“大”,這裡特指大于30。

我們知道,正态分布是連續型分布。但是,每個樣本的“成功數目”都是離散的。因此在用正态分布計算概率時,要進行連續性修正。連續性修正的公式如下:

統計學概率與抽樣分布(每天一點統計學)4

連續性修正

比例抽樣分布實踐

例子:糖果總體的25%為紅色,在一盒裝有100粒糖果的包裝盒中,至少有40%紅色糖果的概率有多大?

假設Ps表示盒中紅色糖果的比例,p表示紅色糖果的概率,則p=0.25,q表示不是紅色糖果的概率,則q=0.75,n表示樣本大小,則n=100。分布計算如下:

1、求期望:E(Ps)= p = 0.25;

2、求方差:Var(Ps)= (p*q) / n = (0.25*0.75) / 100 = 0.001875;

3、Ps服從參數0.25、0.001875的正态分布,記作:Ps~N(0.25,0.001875);

4、求P(Ps >= 0.4)的數值,先進行連續性修正:

P(Ps >=0.4) = P(Ps >=0.4 - 1/(2*100)) = P(Ps >= 0.395)

5、通過查詢正态分布的概率表(見正态分布這一節),可以得出:

P(Ps >=0.4) = 0.0004

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