例题置信区间例题2.5.3
如何根据样本提供的信息来预测当变量x=x0 时的y0的值?一个自然的想法就是用预测量
来代替,但是它与真值y0的差值是多少呢?预测量的优劣取决于
的大小,记
可以证明,当y0与y1, y2, …, yn相互独立时,
这样在显著性水平(下可得y0的预测区间:
证明:
∵
, 根据定理1.4
∴
(根据定义)
,
相应地,y0的区间估计为
设
则在显著性水平(下可得y0的预测区间即为:
t分布双侧分位数tα...
2.5.3
如何根据样本提供的信息来预测当变量x=x0 时的y0的值?一个自然的想法就是用预测量
来代替,但是它与真值y0的差值是多少呢?预测量的优劣取决于
的大小,记
可以
,当y0与y1, y2, …, yn相互独立时,
这样在显著性水平(下可得y0的预测区间:
证明:
∵
, 根据定理1.4
∴
(根据定义)
,
相应地,y0的区间估计为
设
则在显著性水平(下可得y0的预测区间即为:
t分布双侧分位数tα(N-2)由t分布
查出。
当n较大时,预测区间的上下限近似取作
(可信程度为95%)或
(可信程度为99%)
控制时预测的反问题,即要使随机变量Y落在指定的区间
内,变量x应控制在什么区间内? 从方程
中解出xL和xU,则当b1>0时,控制区间为[xL, xU], 当b1<0时,控制区间为[xU, xL]。
例1: 下面给出了悬挂不同重量x(单位:g)的物体时弹簧的长度y(单位:cm)
xi
5
10
15
20
25
30
yi
7.25
8.12
8.95
9.90
10.90
11.80
问变量y与x之间的线性关系如何? 当悬挂16g重物时弹簧的长度大约是多少? 要使弹簧的长度控制在10cm~11cm之间,问悬挂物体的重量应控制在什么范围内?
解:从上面所给的数据可得
于是,
的最小二乘估计值分别为
,
经验回归函数为
用F检验法检验变量y与x之间的线性关系的显著性。回归平方和
, 残差平方和
。因为统计量
的观测值
, 所以变量y与x之间存在特别显著的线性关系。
当
时,
, 取显著性水平(=0.05时,
得到预测区间为[8.970,9.454]。这表明当悬挂16g重物时弹簧的长度在8.970cm~9.454cm之间的可信程度为95%。
由
,解得
由
,解得
,即要使弹簧的长度控制在10cm~11cm之间,悬挂物体的重量大致应控制在21.17g~24.91g之间。
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