知识点

tt 分布

定义

设 Z∼N(0,1)Z\sim N(0,1),U∼χ2(ν)U\sim\chi^2(\nu),且 ZZ 与 UU 相互独立,则

T=ZU/ν∼t(ν).T=\frac{Z}{\sqrt{U/\nu}}\sim t(\nu).

tt 分布的密度关于零对称,所以 t1−α(ν)=−tα(ν)t_{1-\alpha}(\nu)=-t_\alpha(\nu);自由度增大时它趋近于标准正态,通常 ν>30\nu>30 就可用正态近似。

它的矩要按自由度分别讨论:

  • ν>1\nu>1 时 E(T)=0E(T)=0;
  • ν>2\nu>2 时 D(T)=νν−2D(T)=\dfrac{\nu}{\nu-2};
  • ν≤1\nu\le1 时期望不存在,ν=1\nu=1 的 tt 分布就是柯西分布;
  • 1<ν≤21<\nu\le2 时期望存在但方差不存在。

所以小自由度时不能套用不存在的矩,写 D(T)=ν/(ν−2)D(T)=\nu/(\nu-2) 之前先确认 ν>2\nu>2。

例子

t分布的矩要按自由度讨论

设 T∼t(5)T\sim t(5),则 ν=5>2\nu=5>2,故 E(T)=0E(T)=0,D(T)=55−2=53D(T)=\dfrac{5}{5-2}=\dfrac53。

若 T∼t(2)T\sim t(2),ν=2\nu=2 不满足 ν>2\nu>2,方差不存在,只有 E(T)=0E(T)=0。写 D(T)=20D(T)=\dfrac{2}{0} 这样的式子没有意义:ν≤2\nu\le2 时不能用方差描述 TT 的离散程度,也不要在此基础上套用正态近似。

若 T∼t(1)T\sim t(1),它是柯西分布,连期望都不存在;这正是数学期望中那个“密度关于零对称但期望不存在”的例子。

探索

t变量由哪两个随机量构造?

改变标准正态值、卡方值与自由度。

正在准备演示…