设 X sim N(mu, sigma^2), overline(X) 是样本均值, S^2 是样本方差. 当 mu 未知时, 检验 H_0: sigma^2 = sigma_0^2, H_1: sigma^2 neq sigma_0^2. 在显著水平 alpha 下, 检验使用的统计量是( )A. chi^2 = ((n-1)S^2)/(sigma_0^2)B. chi^2 = (nS^2)/(sigma_0^2)C. chi^2 = ((n-1)S^2)/(sigma^2)D. chi^2 = (nS^2)/(sigma^2)
A. $\chi^2 = \frac{(n-1)S^2}{\sigma_0^2}$
B. $\chi^2 = \frac{nS^2}{\sigma_0^2}$
C. $\chi^2 = \frac{(n-1)S^2}{\sigma^2}$
D. $\chi^2 = \frac{nS^2}{\sigma^2}$
题目解答
答案
解析
本题考查正态总体方差的假设检验中统计量的选择。解题思路是根据正态总体的性质以及样本方差的相关知识,推导出在总体均值 $\mu$ 未知时,用于检验总体方差 $H_0: \sigma^2 = \sigma_0^2$,$H_1: \sigma^2 \neq \sigma_0^2$ 的统计量。
已知 $X \sim N(\mu, \sigma^2)$,$\overline{X}$ 是样本均值,$S^2$ 是样本方差。根据数理统计中的重要定理:
若总体 $X \sim N(\mu, \sigma^2)$,$X_1,X_2,\cdots,X_n$ 是来自总体 $X$ 的样本,样本均值为 $\overline{X}$,样本方差为 $S^2$,则统计量 $\chi^2=\frac{(n - 1)S^2}{\sigma^2}\sim\chi^2(n - 1)$,其中 $\chi^2(n - 1)$ 表示自由度为 $n - 1$ 的卡方分布。
在本题中,要检验的假设是 $H_0: \sigma^2 = \sigma_0^2$,$H_1: \sigma^2 \neq \sigma_0^2$,当 $H_0$ 成立时,即 $\sigma^2 = \sigma_0^2$,将其代入上述统计量中,此时统计量变为 $\chi^2=\frac{(n - 1)S^2}{\sigma_0^2}$,该统计量服从自由度为 $n - 1$ 的卡方分布,所以在显著水平 $\alpha$ 下,检验使用的统计量是 $\chi^2 = \frac{(n-1)S^2}{\sigma_0^2}$。