正态总体统计量的分布特征

取自正态总体的样本均值与样本方差的分布特征

X1,X2,⋯,Xn 是取值正态总体 X∼N(μ,σ2) 的样本
E(Xi)=μ D(Xi)=σ

Xi−μσ∼N(0,1)∑i=1nXi−μσ∼N(0,n)

样本均值 X― 与样本方差 S2 相互独立

一、单正态总体

1. 样本均值的分布(已知总体的方差)

样本均值 X― 满足:
E(X―)=μ D(X―)=σ2n
服从正态分布

X―∼N(μ,σ2n)X―−μσn∼N(0,1)

2. 样本方差的分布

服从卡方分布

(n−1)S2=∑i=1n(Xi−X―)2(n−1)S2σ2=∑i=1n(Xi−X―σ)2∼χ2(n−1)

3. 样本均值的分布(未知总体的方差)

服从 t分布

X―−μSn=X―−μσn⋅1(n−1)S2σ2(n−1)=∼N(0,1)∼χ2(n−1)n−1∼t(n−1)

二、双正态总体

X1,X2,⋯,Xn 是取值正态总体 X∼N(μ1,σ12) 的样本,样本均值 X―,样本方差 SX2
Y1,Y2,⋯,Yn 是取值正态总体 Y∼N(μ2,σ22) 的样本,样本均值 Y―,样本方差 SY2

1. 样本均值差的分布

如果 σ12=σ22 两个正态总体的方差相等

X―∼N(μ1,σ2n1)Y―∼N(μ2,σ2n2)X―−Y―∼N(μ1−μ2,σ2n1+σ2n2)X―−Y―−(μ1−μ2)σ1n1+1n2∼N(0,1)(n1−1)SX2σ2+(n2−1)SY2σ2∼χ2(n1+n2−2)X―−Y―−(μ1−μ2)(n1−1)SX2+(n2−1)SY2n1+n2−21n1+1n2=∼N(0,1)∼χ2(n1+n2−2)n1+n2−2∼t(n1+n2−2)

服从 t分布

2. 样本方差之比的分布

SX2/σ12SY2/σ22=(n1−1)SX2σ12(n1−1)(n2−1)SY2σ22(n2−1)=∼χ2(n1−1)(n1−1)∼χ2(n2−1)(n2−1)∼F(n1−1,n2−1)

服从 F分布