分布拟合检验
定义
把样本结果划分为 个互斥且完备的类别,第 类的观察频数记为 。原假设下第 类的概率为 ,样本量为 ,则期望频数为
卡方拟合优度统计量定义为
若原假设完全指定了各类概率,并且样本满足大样本近似条件,则
衡量观察频数偏离期望频数的程度: 当且仅当每类都有 , 越大,数据与假设分布越不一致。因此检验只在右尾拒绝:
这里的 是上 分位点,满足 ,记号与上侧分位点一致。
性质与适用条件
参数由样本估计时的自由度
若假设分布中有 个独立参数由同一样本适当估计,在常用正则条件及相应估计方法下,使用近似自由度
例如拟合参数未知的泊松分布通常减去 ;拟合均值、方差均未知的正态分布通常减去 。分组后估计参数的方法应与所用卡方近似相匹配,不能对任意估计方法都无条件套该规则。
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先确定最终类别数
合并稀疏类别之后,类别数才是参与计算自由度与统计量的 。
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扣除总频数约束
各类期望频数之和等于 ,这一个约束已经体现在 中。
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再扣除估计参数数
从 中减去 ,并确认 ;自由度为非正时,这组数据与所选近似不匹配。
分组与期望频数
卡方近似要求期望频数不能过小。入门计算通常要求各组期望频数不小于 ;这是一种常用的保守规则,不是精确的适用性分界。
连续分布需要分组。若组边界为
则第 组的理论概率为
其中 是原假设下的分布函数。尾部不能遗漏:第一组从 到 ,最后一组从 到 。拟合泊松分布时,最后一组常取“ 次及以上”,而不是在最大观察值处截断概率。
稀疏类别可以合理合并;合并后要重新计算期望频数与自由度。若原假设给某类别零概率,而该类别出现正频数,原假设已经与数据直接矛盾,不能计算除以零的项。
例子
掷骰子 次,检验骰子是否公平
掷一枚骰子 次,六个点数的观察频数依次为 。原假设 为每个点数概率都是 ,于是每类期望频数都是
统计量为
原假设完全指定了概率,没有估计参数,所以 ,自由度为
取 ,查表得 。因为 ,不拒绝公平性假设。
探索
观察频数偏离公平骰子模型时发生什么?
固定总次数,比较观察频数和期望频数。
正在准备演示…
练习
掷骰子 次检验骰子是否公平,统计量 的自由度是 。
参考解答
六个类别完全指定概率,,所以 。
把数据分成 个类别,拟合参数 未知的泊松分布,并用同一样本估计 。卡方统计量的近似自由度是 。
参考解答
,,所以 。
卡方拟合优度检验的拒绝域位于卡方分布的哪一侧?
参考解答
越大表示观察频数越偏离原假设,因此只在右尾拒绝。