统计量
参数。从样本推断总体(见统计推断)通常是通过统计量进行的。例如x1,x2,…,xn是从正态总体N(μ ,1)(见正态分布)中抽出的简单随机样本,其中均值(见数学期望)μ是未知的,为了对μ作出推断,计算样本均值。可以证明,在一定意义下,塣包含样本中有关μ的全部信息,因而能对μ作出良好的推断。这里塣只依赖于样本x1,x2,…,xn,是一个统计量。常用统计量统计量
点矩和k阶样本中心矩, 统称为样本矩。许多最常用的统计量,都可由样本矩构造。例如,样本均值(即α1)和样本方差 是常用的两个统计量,前者反映总体中心位置的信息,后者反映总体分散情况。还有其他常用的统计量,如样本标准差,样本变异系数S/塣,样本偏度,样本峰度等都是样本矩的函数。若(x1,Y1),(x2,Y2),…,(xn,Yn)是从二维总体(x,Y)抽出的简单样本,则样本协方差·及样本相关系数 也是常用的统计量,r可用于推断x和Y的相关性。统计量
,xn的次序统计量。其中最小次序统计量 x(1)最大次序统计量x(n)称为极值,在那些如年枯水量、年最大地震级数、材料的断裂强度等的统计问题中很有用。还有一些由次序统计量派生出来的有用的统计量,如:样本中位数 是总体分布中心位置的一种度量,若样本大小 n为奇数,,若n为偶数,,它容易计算且有良好的稳健性。样本p分位数Zp(0<p<1)及极差x(n)-x(1)也是重要的统计量。其中Zp当时即为中位数,而当时,表示不超过1+np的最大整数)。样本分位数的一个重要应用是构造连续总体分布的非参数性容忍区间(见区间估计)。统计量
。从霍夫丁开始,这种统计量的大样本性质得到了深入的研究,主要应用于构造非参数性的量的一致最小方差无偏估计(见点估计),并在这种估计的基础上检验非参数性总体中的有关假设。统计量
。统计量
含的信息可能有所损失,如果在将样本加工为统计量时,信息毫无损失,则称此统计量为充分统计量。例如,从一大批产品中依次抽出n个,若第i次抽出的是合格品,则xi=0,否则xi=1(i=1,2,…,n)。总体分布取决于整批产品的废品率p,可以证明:统计量,即样本中的废品个数,包含了(x1,x2,…,xn)中有关p的全部信息,是一个充分统计量。若取m<n,令Tm(x1,,则Tm仍是一个统计量,不过不是充分的。统计量
子分解定理。这个定理适用面广且应用方便,利用它可以验证很多常见统计量的充分性。例如,若正态总体有已知方差,则样本均值塣是充分统计量。若正态总体的均值、方差都未知,则样本均值和样本方差S合起来构成充分统计量(塣,S)。一个统计量是否充分,与总体分布有密切关系。统计量
计量的维数来衡量。简单地讲,若统计量T2是由统计量T1加工而来(即T2是T1的函数),则T2比T1简单。在此意义上,最简单的充分统计量叫极小充分统计量。这是E.L.莱曼和H.谢菲于1950年提出的。前例中的充分统计量都有极小性。在任何情况下,样本x1,x2,…,xn本身就是一个充分统计量,但一般不是极小的。统计量
所以抽样分布的研究是数理统计中的重要课题。寻找统计量的精确的抽样分布,属于所谓的小样本理论(见大样本统计)的范围,但是只在总体分布为正态时取得比较系统的结果。对一维正态总体,有三个重要的抽样分布,即ⅹ分布、t分布和F分布。统计量
1),则随机变量的分布称为自由度为n的ⅹ分布(其密度函数及下文的t分布、F分布的密度函数表达式均见概率分布)。这个分布是 F.赫尔梅特于1875年在研究正态总体的样本方差时得到的。若x1,x2,…,xn是抽自正态总体N(μ,σ)的简单样本,则变量服从自由度为n-1的ⅹ分布。若x1,x2,…,xn服从的不是标准正态分布,而依次是正态分布N(μi,1)(i=1,2,…,n),则的分布称为非中心ⅹ分布,称为非中心参数。 当δ=0时即前面所定义的ⅹ分布。为此,有时也称它为中心ⅹ分布。中心与非中心的ⅹ分布在正态线性模型误差方差的估计理论中,在正态总统计量
体方差的检验问题中(见假设检验),以及一般地在正态变量的二次型理论中都有重要的应用。统计量
正态总体均值的估计和检验问题中,在正态线性统计模型对可估函数的推断问题中有重要意义,t分布的出现开始了数理统计的小样本理论的发展。统计量
,σ)和N(v,σ),中抽出的独立简单样本,以S娝和S娤分别记为诸xi和诸Yi的样本方差,则方差比统计量S娝/S娤服从自由度(m-1,n-1)的中心F分布。中心和非中心的 F分布在方差分析理论中有重要应用。统计量
近分布(即极限分布),这种研究是数理统计大样本理论的基础性工作。已经有很多重要的统计方法,就是基于这种工作而提出的。像K.皮尔森关于拟合优度统计量的极限分布是分布的著名结果(1900)就是一个有代表性的例子。统计量
社,北京,1979。 费史著,王福保译:《概率论及数理统计》,上海科学技术出版社,上海,1962。(M.Fisz,Wahrscheinlichkei-tsrechnung und MatheMatische Statistik,VEB Deu-tscher Verlag der Wissenschaften,Berlin, 1958.) 陈希孺著:《数理统计引论》,科学出版社,北京,1981。