作者Vulpix (Sebastian)
看板Math
标题Re: [机统] 估计母体平均观念
时间Tue Mar 12 00:32:43 2019
※ 引述《OfficeGL (妤欣)》之铭言:
: 一直搞不清楚估计
: 看了原文书跟中文版越搞越模糊
: 我的认知
: 想要从有限样本 n 来估计母体平均
: 这个 n 实在混乱
: 我认为 n 是每次sample的个数
: 当然 n-> 无限大,那当然平均数会收敛到母体平均
到这里为止,你用到的东西是「大数法则」。(前提是有母体平均。)
不管是强版本还是弱版本,只要母体有平均,
样本平均就会以某种形式收敛到母体平均。
: 而每次sample n笔会得到一次抽验平均
: X1, X2, X3, ... 一直抽样下去 ...
: 而上述过程也是一个随机变数
: 我们叫做 K, K ~ Normal
在这个阶段,你用上了「中央极限定理」。
大致上是这个意思:[(X1+X2+...+Xn)/n-μ]/(σ/√n) 会收敛到标准常态分布。
显然,这次不只要有母体平均μ,母体标准差σ也不能是∞。
实务上常常会用这个想法:
(X1+X2+...+Xn)/n 差不多是一个常态分布,平均μ、标准差σ/√n。
: 而E[K]用来推估母体平均
你的 K 是什麽,我不太清楚,姑且先当作是 (X1+X2+...+Xn)/n 吧。
从上面可以知道 E[K] 就是μ,不是大概好像彷佛,两个数字就是相等。
然後大数法则保证只要 n 很大,(X1+X2+...+Xn)/n 的抽样值就很接近 E[K]。
: VAR[K] 则表示上面式子的风险性高不高,有就是用来算信赖区间
信心水准约 68% 的信赖区间大概是 [k-σ/√n, k+σ/√n]。
所以问题在於我们不知道怎麽估计σ。
幸好,经过一番计算,E{ [(X1-K)^2+...+(Xn-K)^2]/(n-1) } = σ^2。
所以如果 n = 50 的话,只要重复取好多次 50 笔数据,我们就可以近似出 σ^2 了!
假设又要做 50 次的话,光是为了估算母体标准差,就要取 2500 笔数据……
(事实上要得到类似的近似,可以用 (x1-x2)^2/2 共 25 组数据平均。
如果为了对称性,可以用 50*49/2=1225 组数据平均,
毕竟 X1 没有和 X2 被绑在一起的理由。而这会得到一样的样本标准差。)
先补一个假设:试验的母体分布应该没有很烂,相信 E[X^4] 一定是存在的。
用 S^2 称呼刚刚那一串 [(X1-K)^2+...+(Xn-K)^2]/(n-1) 吧。
第二个幸好,除了 E[S^2] = σ^2 以外,
算一算可以得到 Var(S^2) = E[(S^2-σ^2)^2]
= (E[(X-μ)^4]-σ^4)/n + 2σ^4/n(n-1),
与 E[(K-μ)^2] = σ^2/n 类似,说明了 S^2 大致上只在 σ^2 附近闲逛。
所以 S^2 的取样值,差不多就能直接当作 σ^2 的估计值了。
此即样本标准差之所以为「样本」「标准差」。
: 可是我看题目
: 都是例如抽50笔
: 这50笔的平均跟标准差 就拿来估计信赖区间了
: 这50笔不是只是一次抽样而已吗?
: 一次抽样就可以估计母体?
: 不是应该要算E[K]跟Var[K]来估计信赖区间吗?
重点在於我们用到大数法则和中央极限定理,所以在 n 够大的状况下,
K 只在母体平均附近闲逛,跟 E[K] 根本差不多;
而 Var[K] = σ^2/n,又 S^2 也只在 σ^2 附近闲逛,
所以 Var[K] 几乎就是 S^2/n 的取样值,不用再平均(除非还想再提高近似程度)。
: 有高手帮忙教学吗~
: 真的头晕脑胀
这篇说到的所有近似都有程度的问题,理论上 n 愈大就近似得愈好。
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1F:→ hsnuyi : 你的抽样也要够random 不然只有n大没意义 很多时候 03/12 01:47
2F:→ hsnuyi : 是在抽样就出了问题 03/12 01:47
3F:→ Vulpix : 是的,还有iid这个前提。如果是天平量质量这种简单 03/12 02:18
4F:→ Vulpix : 的测量,才不太需要担心。 03/12 02:19
※ 编辑: Vulpix (163.13.112.58), 03/12/2019 02:38:34
5F:→ Vulpix : 抽样方法出问题这件事,应该可以视为更换母体吧, 03/12 04:41
6F:→ Vulpix : 一样会有一个分布,只是不是原本母体的分布而已。 03/12 04:42
※ 编辑: Vulpix (163.13.112.58), 03/12/2019 16:27:31
※ 编辑: Vulpix (163.13.112.58), 03/13/2019 16:25:47
※ 编辑: Vulpix (163.13.112.58 台湾), 12/27/2019 05:57:50