กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทางสถิติ ทฤษฎีบท ของ Basu ระบุว่า สถิติ ที่สมบูรณ์ และ เพียงพออย่างมีขอบเขตใดๆ จะ ไม่ขึ้นอยู่ กับ สถิติเสริม ใดๆ นี่เป็นผลลัพธ์ในปี 1955 ของ Debabrata Basu [ 1 ]

ทฤษฎีบทของบาสุ

ในทางสถิติทฤษฎีบทของ Basuระบุว่าสถิติที่สมบูรณ์และ เพียงพออย่างมีขอบเขตใดๆ จะไม่ขึ้นอยู่กับสถิติเสริม ใดๆ นี่เป็นผลลัพธ์ในปี 1955 ของDebabrata Basu [ 1 ]

มักใช้ในทางสถิติเป็นเครื่องมือในการพิสูจน์ความเป็นอิสระของสถิติ สองตัว โดยแสดงให้เห็นก่อนว่าตัวหนึ่งสมบูรณ์เพียงพอและอีกตัวหนึ่งเป็นข้อมูลเสริม จากนั้นจึงอ้างถึงทฤษฎีบท[ 2 ]ตัวอย่างเช่น การแสดงให้เห็นว่าค่าเฉลี่ยตัวอย่างและความแปรปรวนตัวอย่างของการแจกแจงปกติเป็นสถิติที่เป็นอิสระ ซึ่งทำในส่วนตัวอย่างด้านล่าง คุณสมบัตินี้ (ความเป็นอิสระของค่าเฉลี่ยตัวอย่างและความแปรปรวนตัวอย่าง) เป็นลักษณะเฉพาะของการแจกแจงปกติ

คำแถลง

อนุญาต(พีθ;θΘ){\displaystyle (P_{\theta };\theta \in \Theta )}เป็นกลุ่มของการแจกแจงบนพื้นที่ที่วัดได้(X,เอ){\displaystyle (X,{\mathcal {A}})}และสถิติที{\displaystyle T} แผนที่จาก(X,เอ){\displaystyle (X,{\mathcal {A}})}ไปยังพื้นที่ที่สามารถวัดได้บางส่วน(วาย,บี){\displaystyle (Y,{\คณิตศาสตร์ {B}})}. ถ้าที{\displaystyle T}เป็นสถิติเพียงพอที่สมบูรณ์อย่างมีขอบเขตสำหรับθ{\displaystyle \theta }, และเอ{\displaystyle A}เป็นส่วนเสริมของθ{\displaystyle \theta }จากนั้นจึงขึ้นอยู่กับเงื่อนไขθ{\displaystyle \theta },ที{\displaystyle T}เป็นอิสระจากเอ{\displaystyle A}นั่นคือทีเอθ{\displaystyle T\perp \!\!\!\perp A\mid \theta }.

การพิสูจน์

อนุญาตพีθที{\displaystyle P_{\theta }^{T}}และพีθเอ{\displaystyle P_{\theta }^{A}}เป็นการแจกแจงส่วนชายขอบของที{\displaystyle T}และเอ{\displaystyle A}ตามลำดับ

กำหนดให้โดยเอ1(บี){\displaystyle A^{-1}(B)}ภาพต้นแบบของเซตบี{\displaystyle B}ใต้แผนที่เอ{\displaystyle A}สำหรับชุดที่วัดได้ใดๆบีบี{\displaystyle B\in {\mathcal {B}}}เรามี

พีθเอ(บี)=พีθ(เอ1(บี))=วายพีθ(เอ1(บี)ที=ที) พีθที(ที).{\displaystyle P_{\theta }^{A}(B)=P_{\theta }(A^{-1}(B))=\int _{Y}P_{\theta }(A^{-1}(B)\mid T=t)\ P_{\theta }^{T}(dt).}

การแจกจ่ายพีθเอ{\displaystyle P_{\theta }^{A}}ไม่ขึ้นอยู่กับθ{\displaystyle \theta } เพราะเอ{\displaystyle A} เป็นส่วนประกอบเสริม ในทำนองเดียวกันพีθ(ที=ที){\displaystyle P_{\theta }(\cdot \mid T=t)}ไม่ขึ้นอยู่กับθ{\displaystyle \theta }เพราะที{\displaystyle T}เพียงพอแล้ว ดังนั้น

วาย[พี(เอ1(บี)ที=ที)พีเอ(บี)] พีθที(ที)=0.{\displaystyle \int _{Y}{\big [}P(A^{-1}(B)\mid T=t)-P^{A}(B){\big ]}\ P_{\theta }^{T}(dt)=0.}

โปรดสังเกตว่าฟังก์ชันที่อยู่ภายในอินทิกรัล (integrand) เป็นฟังก์ชันของที{\displaystyle t}และไม่ใช่θ{\displaystyle \theta }ดังนั้น เนื่องจากที{\displaystyle T}ฟังก์ชันนั้นสมบูรณ์แบบอย่างมีขอบเขต

จี(ที)=พี(เอ1(บี)ที=ที)พีเอ(บี){\displaystyle g(t)=P(A^{-1}(B)\mid T=t)-P^{A}(B)}

เป็นศูนย์สำหรับพีθที{\displaystyle P_{\theta }^{T}}ค่าเกือบทั้งหมดของที{\displaystyle t}และด้วยเหตุนี้

พี(เอ1(บี)ที=ที)=พีเอ(บี){\displaystyle P(A^{-1}(B)\mid T=t)=P^{A}(B)}

สำหรับเกือบทั้งหมดที{\displaystyle t}. ดังนั้น,เอ{\displaystyle A}เป็นอิสระจากที{\displaystyle T}.

ตัวอย่าง

ความเป็นอิสระของค่าเฉลี่ยตัวอย่างและความแปรปรวนตัวอย่างของการแจกแจงแบบปกติ

ให้X , X , ..., X เป็นตัวแปรสุ่มปกติ อิสระที่มีการ แจกแจงเหมือนกัน โดยมีค่าเฉลี่ยμและความแปรปรวนσ 2

จากนั้น เมื่อพิจารณาพารามิเตอร์μ แล้ว สามารถแสดงได้ว่า

μ^=Xฉันn,{\displaystyle {\widehat {\mu }}={\frac {\sum X_{i}}{n}},}

ค่าเฉลี่ยของตัวอย่าง เป็นสถิติที่สมบูรณ์และเพียงพอ – เป็นข้อมูลทั้งหมดที่สามารถหาได้เพื่อประมาณค่าμและไม่มีข้อมูลอื่นใดเพิ่มเติม – และ

σ^2=(XฉันX¯)2n1,{\displaystyle {\widehat {\sigma }}^{2}={\frac {\sum \left(X_{i}-{\bar {X}}\right)^{2}}{n-1}},}

ค่าความแปรปรวนของตัวอย่าง เป็นสถิติเสริม – การกระจายของค่านี้ไม่ขึ้นอยู่กับμ

ดังนั้น จากทฤษฎีบทของ Basu จึงสรุปได้ว่า สถิติเหล่านี้เป็นอิสระต่อกันโดยมีเงื่อนไขว่าμ{\displaystyle \mu }โดยมีเงื่อนไขว่าσ2{\displaystyle \sigma ^{2}}.

ผลลัพธ์เรื่องความเป็นอิสระนี้สามารถพิสูจน์ได้ด้วยทฤษฎีบทของ Cochranเช่น กัน

นอกจากนี้ คุณสมบัตินี้ (ที่ค่าเฉลี่ยตัวอย่างและความแปรปรวนตัวอย่างของการแจกแจงปกติเป็นอิสระต่อกัน) เป็นลักษณะเฉพาะของการแจกแจงปกติ – ไม่มีการแจกแจงอื่นใดที่มีคุณสมบัตินี้[ 3 ]

หมายเหตุ

  1. บาสุ (1955)
  2. Ghosh, Malay; Mukhopadhyay, Nitis; Sen, Pranab Kumar (2011), การประมาณค่าแบบลำดับ , Wiley Series in Probability and Statistics, เล่มที่ 904, John Wiley & Sons, หน้า 80, ISBN 9781118165911ทฤษฎีบทต่อไปนี้ ซึ่งเป็นผลงานของบาสุ... ช่วยเราในการพิสูจน์ความเป็นอิสระระหว่างสถิติบางประเภท โดยไม่ต้องหาการแจกแจงร่วมและการแจกแจงส่วนย่อยของสถิติที่เกี่ยวข้อง นี่เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพมากและมักถูกนำมาใช้...
  3. Geary, RC (1936). "การกระจายตัวของอัตราส่วน "Student" สำหรับตัวอย่างที่ไม่เป็นไปตามการแจกแจงปกติ" ภาคผนวกของวารสารของราชสมาคมสถิติ 3 ( 2): 178– 184. doi : 10.2307/2983669 . JFM 63.1090.03 . JSTOR 2983669 .  

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทางสถิติ ทฤษฎีบท ของ Basu ระบุว่า สถิติ ที่สมบูรณ์ และ เพียงพออย่างมีขอบเขตใดๆ จะ ไม่ขึ้นอยู่ กับ สถิติเสริม ใดๆ นี่เป็นผลลัพธ์ในปี 1955 ของ Debabrata Basu [ 1 ]

คำแถลง

อนุญาต ( พี θ ; θ ∈ Θ ) {\displaystyle (P_{\theta };\theta \in \Theta )} เป็นกลุ่มของการแจกแจงบน พื้นที่ที่วัดได้ ( X , เอ ) {\displaystyle (X,{\mathcal {A}})} และ สถิติ ที {\displaystyle T} แผนที่จาก ( X , เอ ) {\displaystyle (X,{\mathcal {A}})}...

การพิสูจน์

อนุญาต พี θ ที {\displaystyle P_{\theta }^{T}} และ พี θ เอ {\displaystyle P_{\theta }^{A}} เป็นการ แจกแจงส่วนชายขอบ ของ ที {\displaystyle T} และ เอ {\displaystyle A} ตามลำดับ

ความเป็นอิสระของค่าเฉลี่ยตัวอย่างและความแปรปรวนตัวอย่างของการแจกแจงแบบปกติ

ให้ X , X , ..., X เป็น ตัวแปรสุ่ม ปกติ อิสระที่มีการ แจกแจง เหมือนกัน โดย มีค่าเฉลี่ย μ และ ความแปรปรวน σ 2