Сравнение объемов выборки при оценивании и проверке статистических гипотез

Соотношения между точностью статистических решений, ошибками первого и второго родов и объемом выборки позволяют проводить априорное (до получения экспериментальных данных) планирование необходимого объема испытаний. Из этих соотношений может быть определен также априорный доверительный интервал, т. е. такой ин­тервал, в котором с заданной вероятностью будет находиться истин­ное значение оцениваемого параметра при фиксированном объеме испытаний. При этом задача планирования объема испытаний фор­мируется как задача обеспечения доверительного интервала заданной ширины.

При получении экспериментальных данных граничные значения

U_a, Хл-а и ПР — заменяются полученными статистиками

S2 {п — 1)/стз. Такая замена основана на следующем соображении: при изменении уровня значимости а всегда можно добиться выполнения

равенства Ui_a = (г — Л/3)/(б/7й) или S2 (п — 1)/оз = х?_„ и опре-

делить критическое значение а^,, при котором гипотеза принимает — ся. Отметим, что малые значения ос^ свидетельствуют о плохом со­ответствии между проверяемой гипотезой и экспериментальной статистикой и наоборот. Поэтому значения могут использоваться как возможная мера достоверности принимаемого статистического ре­шения. После измерения априорные доверительные интервалы пе­реходят в апостериорные, совпадающие с доверительными интерва-
лами, определенными в теории оценок. Ниже приведены процедуры такого перехода.

1. Проверка гипотезы о значении математического ожидания нор­мального распределения с известной дисперсией. Точность статистичес­кого решения характеризуется соотношением 5/а = (U_a — U^I4n, а (1 — 2р) % — ный априорный доверительный интервал будет равен Л/3 ± 5. При замене U_a статистикой (z — M$)/(o/Jn) получаем выражение

Z + UaCsjyjn < М < Z — Ua а/4п,

совпадающее с выражением для у%-ного доверительного интервала при Р = (1 — у)/2.

2. Проверка гипотезы о значении дисперсии нормального распреде­ления. Точность статистического решения характеризуется соотноше­ниями:

• для гипотезы а2 < Оз : 5і = хі-а/Хр 5

• для гипотезы а2 > о^: 5і = Ха/Хі-р> а значение (1-2р)%-ного доверительного интервала будет находиться в пределах $203 < <0^6103.

При замене Xi-o статистикой J2 (л — 1)/оз получаем

S2(n — l)/xi-p й S2(n — 1)/хр,

совпадающее с у%-ным доверительным интервалом при Р = 1 — у/2.

Естественно, что априорные доверительные интервалы, рассчи­танные до получения экспериментальных данных, не уже, чем апос­териорные доверительные интервалы. В некоторых сравнительно ред­ких случаях апостериорный доверительный интервал не зависит от экспериментальных данных (оценка математического ожидания при известной дисперсии). Объем испытаний в таких случаях целесооб­разно планировать из условия обеспечения заданной ширины апосте­риорного доверительного интервала w2 <т/>/я —