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统计推断 教材 韦博成.pdf

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   §1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.1.1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.1.3    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.1.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.3   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.4.1 Γ, χ2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.4.2 F, t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.5   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.5.1   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.5.2     . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.5.3   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.6  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.6.1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.6.2   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.6.3    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.7   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.7.1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.7.2    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §1.7.3    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   §2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.1.1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.1.2  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.1.3 F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.2 M SS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.3    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.3.1    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.3.2    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 2 3 3 4 8 12 12 14 15 15 16 18 19 20 21 24 26 26 28 30 33 33 33 34 36 40 40 42 42 44 1
§2.3.3     . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.3.4 Basu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.4  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.4.1 F isher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §2.4.2 Kullback − Leibler K − L . . . . . . . . . . . . . . . . .   §3.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.1.2   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.1.3  Æ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.2  UMRUE,UMVUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.2.1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.2.2 Lehmann-Scheffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.3.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.3.2   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.3.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.3.4  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.3.5  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . §3.4  MEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 47 48 49 49 58 63 63 63 64 64 66 66 68 70 75 75 80 83 84 86 88    MREE 91 §4.1   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 §4.1.1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 §4.1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 §4.2     MREE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 §4.2.1    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 §4.2.2   MREE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 §4.2.3 Pitman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 §4.3     . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 §4.3.1   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 §4.3.2    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 §4.3.3 Pitman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 §4.4      . . . . . . . . . . . . . . . . 113 §4.4.1   . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
3 §4.4.2     . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 §4.4.3 Pitman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119   121 §5.1 CR  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 §5.1.1 CR  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 §5.1.2    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 §5.1.3 Bh  Bhattacharya  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 §5.1.4  CR  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 §5.2 CR  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 §5.3  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 §5.3.1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 §5.3.2     . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 §5.3.3    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 §5.3.4     . . . . . . . . . . . . . . . . . 144  150 §6.1      . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 §6.2 Neyman-Pearson  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 §6.2.1 N-P   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 §6.2.2 N-P    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 §6.3    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 §6.4    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 §6.4.1  "   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 §6.4.2    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 §6.4.3    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 §6.5     . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 §6.5.1         . . . . . . . . 184 §6.5.2 #     . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 §6.5.3 #     . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 §6.6   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 §6.6.1   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 §6.6.2    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 §6.7     . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 §6.7.1      $  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 §6.7.2  $   Pearson  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 §6.7.3  $   Fisher . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
4 §6.7.4    !    "  . . . . . . . . . . . . . . . . 214 §6.7.5   " #     . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216  218 §7.1    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 §7.2 %  &   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 §7.2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 §7.2.2 ’   & . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 §7.3  &     & . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 §7.3.1  &  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 §7.3.2   & UMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 §7.4      Tolerance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 §7.4.1 " . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 §7.4.2   #   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 §7.4.3      . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232  Bayes 234 §8.1 Bayes   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 §8.1.1 Bayes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 §8.1.2    $ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 §8.2 Bayes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 §8.2.1 Bayes  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 §8.2.2   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 §8.2.3  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 §8.3     Bayes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 §8.3.1 Bayes   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 §8.3.2 Bayes  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
! " % " ##   ( )   #% (RV ) # RV  % "  & # + ( ) ,  "   X1,··· , Xn #   " # iid # X1 * ) - F (x) + Fθ(x) # θ -  X1 ∼ N(μ, σ2), θ = (μ, σ2) #* + P (λ)    ) #  X = (X1,··· , Xn) , # - F (x) + Fθ(x) .   #   +    $ ,     # Zacks #  . +  0  ,   # #  # & " ##       §1.1.1   & §1.1  . X # / X ∼ PX , Pθ + X ∼ (X , βX , P ) + PX , Pθ # X ! Rn #  #    # βX ! Rn #  Borel & # A ∈ βX # P ! βX #   "  #0 P (A)  "  F (x) = P (X ≤ x) = P{X ∈ (−∞, x]}   1 F (x) 1 #  ’ F (x) 1 #2  # F (−∞) = 0, F (+∞) = 1  2 F (x + 0) = F (x), F (x− 0) = P (X < x), P (X = x) = F (x)− F (x− 0), x  # Æ P (X = x) = 0   F (x)  # ’ 1 R1 #   P (A), A ∈ R1  Borel &  $ 1 X $ +  2  #P (X = xk) = pk = f(xk)   #X $ −λ · λk · k! = pk = f(x)  # 3 P (X = 0) = 1 0, 1, 2,··· * + P (X = k) = e + P (X = a) = 1  = Δ(x) = F (x) ⎧⎨ ⎩ 1, 0, x ≥ 0 x < 0 + F (x) = Δ(x − a) = I{x ≥ a}  Δ(x)   ! # Δ(x) = I{x ≥ 0} = = I{A} #0 x ∈ A, IA(x) = 1; x¯∈A, IA(x) = 0  + / I{x≥0}(x), IA(x) F (x) = pkΔ(x − xk) = pk = f(xk) k xk≤x xk≤x x−∞ f(y)dy + F (x) = f(x)  (2) %   , )  f(x) #0 F (x) = (3) 1 5  F (x)  - , )   1
2 b = miμ(xi), SM = b a f(x)dμ(x) Miμ(xi) , ) 4  # μ(xi) 1  xi  μ   (4)Stieltjes     S − T a f(x)dx # F (x) = a f(x)μ(dx) # . R1 #  f(x)   μ(·) # ’ [a, b] #    4 # n → ∞ # Sm = (a)μ(·) 1 &  "  #Æ μ(xi) = xi, a−∞ dμ(y) #/ 1 (b)μ(·) 1  #/ {xk}  2  x1, x2,··· , xk,··· #  μ{[a, b]} = #{[a, b] 1 {xk}} # 2  xi → 0 ⎧⎨ ⎩ 1, Δx 1 2{xu}  0, Δx 1 2{xu}  a−∞ dF (x) # μ(·) 1 &  "   b a f(x)dμ(x) = a−∞ f(y)dy = b b a f(x)dμ(x) = μ(xi) = −∞ f(y)dμ(y) = xk∈[a,b] f(xk) x  (c)μ(·) 6  1  "  P (·) + F (x)   F (·)  f(xk) = f(xk) xk∈[−∞,x] xk≤x x xk≤x xk≤x pk = F (x) = f(xk) = pk = f(xk) 6  1   2   −∞ f(y)dμ(y) x−∞ f(y)dμ(y) %   X ∼ (X , βX , Pθ), θ ∈ Θ, Θ !   %   μ(·) 1 & "  4 F (x) = f(x) 3 μ(·) 1  # f(xk) = pk = P (X = xk)  +  " P (X ∈ A) = A f(y)dμ(y) = P (A), E[g(X)] = §1.1.2     %    # F (x) = g(x)f(x)dμ(x) = g(x)dF (x)  " . 0 < p < 1 #  p = 0.05, p = 0.95 #F −1(p)  ’  5#0 F (?) = p # / 1 xp, F (x) 4 # 6  0  # F −1(p)  , ) + 7   = inf{x : F (x) = p}  ) < p 3 * 1.1.1 F (x)  p # 1 xp  inf xp , ) 7 #  / F (xp) = p  < xp #Æ  F (x i) x ii)F (xp − 0) ≤ p ≤ F (xp) 3 iii)xp 1 F (x)   #Æ F (xp) = p  1) +  F (x 2  F (xp) ≥ p #) 1  x   ( ) x0.05, x0.1, x0.9, x0.95, x0.5   * 1.1.1 g(c) = E|X − c| ) c = x0.5 5    ) ≥ p #Æ  xp ≤ x #)   → xp − 0 #Æ F (xp − 0) ≤ p 
 + - /  −∞(c − x)f(x)dμ(x) + c +∞ (x − c)f(x)dμ(x) f(x)dμ(x) = 2 c c −∞ f(x)dμ(x) − 1 = 0 3 (1.1) g(c) = g (c) = ⇒ +∞ −∞ c |x − c|f(x)dμ(x) = +∞ −∞ f(x)dμ(x) − −∞ f(x)dμ(x) = 0.5, −1(0.5) = x0.5 c c 0 F (c) = 0.5, c = F (c) = 2f(c) ≥ 0 # 0 g(x0.5) 1   g §1.1.3 " #   M(t) = E(etZ)  ϕ(t) = E(eitZ) = M(it) & i)M (k)(0) = E(X k) ii)ϕ(t) = 1 + iii)ξ = (ξ1,··· , ξn), ξ1,··· , ξn 7 " # ⇔ ϕξ(t1,··· , tn) = ϕξ1(t1)ϕξ2(t2)··· ϕξn(tn)  r! #Æ  Kr  1 r * 1.1.2 + (cumulent) = ak, ϕ(k)(0) = ikak, E(X k) = i tk k! 3 −kϕ(k)(0) 3 ∞ log ϕ(t) = , M(t) = 1 + ∞ ∞ k=1 ak k=1 ak (it)k k! Kr (it)r r=1  +  i)Kr ak  &  K1 = a1 = E(X),K2 = m2 = E(X − EX)2 K3 = a3 − 3a1a2 + 2(a1)3 a1 = K1, a2 = K2 + (K1)2, a3 = K3 + 3K1K2 + (K1)3,··· ii) X, Y " #Æ Kr(X + Y ) = Kr(x) + Kr(Y ) 3 iii)Kr(X + C) = Kr(X), (r > 1)  &       r1 8   8  r2  r1 = 0, r2 = 0¿ . mode f(x)  8   σ3 = E(X−EX)3 σ4 − 3 = m3 = m4 [V ar(X)]3/2 E(X) = ET{E(X|T )}, V ar(X) = ET{V ar(X|T )} + V arT{E(X|T )}, (1.1.1) (1.1.2) §1.1.4 %  * 1.1.3 . x, Fn(x) = n −1#{X1,··· , Xn ≤ x} 
Yi = I{Xi ≤ x} = / ! 5 Fn(x) = n xi ≤ x xil ≥ x 0, ⎧⎨ ⎩ 1, −1 −1 = n , Y1,··· , Yn 1 " #$ 0, 1   i=1 I{Xi ≤ x} = n i=1 Δ(x − Xi) −1 n n 4 i=1 Yi # n 9 P (Yi = 1) = P{Xi ≤ x} = F (x) = p #P (Yi = 0) = P{Xi > x} = 1− F (x) = 1 − p # E(Yi) = F (x), V ar(Yi) = F (x){1 − F (x)}  √ * 1.1.2 X1,··· , Xn, iid, X1 ∼ F (x) #Æ 1 ∀x : Fn(x) → F (x) (a.e); 2    Fn(x) = n i=1(Yi − EYi) → 0, (a.e) 0 n n n{Fn(x) − F (x)} → N(0, F (x)[1 − F (x)])  −1 −1 n n n −1 i=1 Yi = Fn(x) → EY1 = F (x), i=1(Yi − EYi) i=1 V ar(Yi) n i=1 Yi − nEY1 nV ar(Y1) nFn(x) − nF (x) nF (x)[1 − F (x)] √ n{Fn(x) − F (x)} → N(0, F (x)[1 − F (x)]) → N(0, 1) → N(0, 1) → N(0, 1) n n i=1 Yi, Yi * ) 9 # 9  #      §1.2 0  ’ (  (1)  3 P (X = a) = 1, F (x) = Δ(x − a) = I{x ≥ a} (2) X ∼ b(1, θ) X = 1  A  < #, : #+  3 X = 0  A < 7 # , : #+   EX = θ, V ar(X) = θ(1 − θ) #  p(x) = θx(1 − θ)1−x, x = 0, 1 # 3 1  1−θ +ln(1−θ) p(x) = ex ln θ+(1−x) ln(1−θ) = ex ln θ = logit(θ) # <  " < 7  " 1     / 0 < θ < 1 # −∞ < logit(θ) < +∞ #> Æ   ϕ(t) = (1 − θ) + θeit ⎛ ⎞ ⎞ (3) 9 $ X ∼ b(n, θ) X ! n   A , : + < #P (A) = θ, ⎠ θi(1 − θ)n−i ⎝ n ⎠ θx(1 − θ)n−x, x = = b(i|n, θ) #  p(x) = ⎛ ⎝ n ln θ 1−θ i p(i) = P (X = i) = 0, 1, 2,··· i
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