序贯概率比检验
数理统计学术语
序贯概率比检验是数理统计学的一个分支,其名称源出于亚伯拉罕·瓦尔德在1947年发表的一本同名著作,它研究的对象是所谓“序贯抽样方案”,及如何用这种抽样方案得到的样本去作统计推断。序贯抽样方案是指在抽样时,不事先规定总的抽样个数(观测或实验次数),而是先抽少量样本,根据其结果,再决定停止抽样或继续抽样、抽多少,这样下去,直至决定停止抽样为止。反之,事先确定抽样个数的那种抽样方案,称为固定抽样方案。
定义
设随机变量 X 的概率分布为 或 是样本观察值。而对备择假设 服从分布 来检验零假设 服从分布 。
用似然比统计量
的序贯概率比检验方法是:确定两个常数 A,B(0
即根据逐次实验观测数据计算 ,一旦 时就停止试验,否则继续试验。试验停止时,判决法则为
接受零假设 ,
拒绝零假设 ,接受备择假设 ,
而常数 A,B 的确定与假设检验及犯第一类错误的概率 和犯第二类错误的概率 有关。近似地满足下面关系:
以上的检验称为序贯概率比检验(sequential probability ratio test)。
检验要点
此法在亚伯拉罕·瓦尔德的1947年的著作中有系统介绍,
其要点如下:设在原假设H0和备择假设H1之下,随机变量x的概率密度函数或概率函数随机变量都已知,且分别为p0(x)及p1(x),对x逐次观测,第i次观测的结果记为xi,称比值为样本x1,x2,…,xn的概率比。在固定抽样方案之下,事先给定自然数n,对x进行n次观测得x1,x2,…,xn,计算。
定出一常数C(其值取决于检验水平α),当λn≤C时,接受原假设H0,否则拒绝。这样在λn的值与C很接近时,H0是否被接受的界限过于断然,不大合理。瓦尔德将此修改为:指定两个数A、B,A
瓦尔德提供的近似公式是A=β/(1-α),B=(1-β)/α。他也给出了这种检验法的平均抽样次数和功效函数(见假设检验),并在1948年与美国统计学家J.沃尔弗维茨一起,证明了在一切两种错误概率分别不超过α和β的检验类中,上述序贯概率比检验所需平均抽样次数最少。
瓦尔德在其著作中也考虑了复合检验的问题,有许多统计学者研究了这种检验。瓦尔德的上述开创性工作,引起了许多统计学者对序贯方法的注意,并继续进行工作,从而使序贯分析形成为数理统计学的一个分支。
序贯检验
[sequential test]
用序贯方法去检验一个假设的目的是:
①在同样的可靠度下节省试验次数;
②在不少问题中,为达到一定的可靠度,必须使用序贯方法。
序贯检验由停止法则和检验法则两部分组成。停止法则说明何时停止抽样,检验法则说明,在停止抽样后,怎么根据已抽得多样本去定是否接受元假设,其中平均抽样次数(average sample number,ASN)和操作特征函数(operating characteristic function,OCF)是刻画一个序贯检验的两个基本量。
所谓序贯检验就是按照某一个精度或可靠度给出一个停止规则,对于给定水平为 的一个检验,通过序贯抽样给定一个检验,使用该检验在给定的精度下其功效大于显著水平 。
举例
一个产品抽样检验方案规定按批抽样品20件,若其中不合格品件数不超过 3,则接收该批,否则拒收。在此,抽样个数20是预定的,是固定抽样。若方案规定为:第一批抽出3个,若全为不合格品,拒收该批,若其中不合格品件数为x1<3,则第二批再抽3-x1个,若全为不合格品,则拒收该批,若其中不合格品数为x2<3-x1,则第三批再抽3-x1-x2个,这样下去,直到抽满20件或抽得3个不合格品为止。这是一个序贯抽样方案,其效果与前述固定抽样方案相同,但抽样个数平均讲要节省些。此例中,抽样个数是随机的,但有一个不能超过的上限20。有的序贯抽样方案,其可能抽样个数无上限,例如,序贯概率比检验的抽样个数就没有上限。
H.F.道奇和H.G.罗米格的二次抽样方案是较早的一个序贯抽样方案。1945年,C.施坦针对方差未知时估计和检验正态分布的均值μ(数学期望)的问题,提出了一个二次抽样方案。依此方案,在事先给定了l>0和0<α<1后,可作出均值μ的一个置信区间,其置信系数为1-α,而长度不超过l。可以证明:当方差未知时,具有这种性质的置信区间在固定样本的情况下不可能找到。由此可以看出序贯抽样方案除了可节省抽样量之外,还有一种作用,即为了达到预定的推断可靠程度(这里为置信系数)及精确程度(这里是以区间长度来刻画),有时必须使用序贯抽样。
例如,估计一事件A的概率p(00及0<α<1,要找到这样的估计,使能以不小于1-α的概率保证估计的相对误差小于等于ε。可以证明,若用固定抽样方案,事先指定自然数n,做n次试验,每次观察A是否发生,则不论n多么大,具有上述性质的不存在。但用下述序贯抽样方案可得到这样的:作试验,观察A是否发生,设到A第一次发生时已作了n1次试验,计算取其整数部分n2,再作n2次试验,记n2次试验中A出现的次数为m,m/n2,则有p(|-p|/p≤ε)≥1-α,而估计具有所指定的性质。
参考资料
最新修订时间:2024-09-12 16:29
目录
概述
定义
检验要点
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