均值、方差和比例的假设检验 | 数字化精益制造执行系统(LDMES)

精益课程

5.2.2-1  均值、方差和比例的假设检验

(一)单个正态总体均值、方差的显著性水平为α的检验。

        设总体分布为N(μ,σ²),从总体中抽取的样本为x1,x2,...,xn,样本均值为X bar,样本方差为s²,样本标准差为s。

        (1)关于μ的显著性水平α的检验。

            1)当正态分布标准差σ已知时,关于正态均值μ常用的三对假设为:

                  H0  :μ=μ0  (或μ ≤  μ0), H1  :μ>μ0       (单边假设检验)

                  H0  :μ=μ0  (或μ ≥  μ0), H1  :μ<μ0       (单边假设检验)

                  H0  :μ=μ0 , H1  :μ≠μ0                             ( 双边假设检验,即μ>μ0或μ<μ0

            检验统计量都用统计量:

                    

            在 H0成立,即μ>μ0 时,z~N(0,1)。

            给出显著性水平α,根据上述假设,分别定拒绝域W:

              W = {z z1-α},W = { ≤  zα}, W = { | | ≥ z1-α/2}

            2)当σ未知时,可以用样本标准差s代替。

                ● 大样本(n≥30)时,采用检验统计量

                    

                拒绝域W为:

                  W = {z ≥ z1-α},W = {z  ≤  zα}, W = { | z | ≥ z1-α/2}

                ● 小样本(n<30)时,采用检验统计量

                     

                    在H0成立时,t~t (n-1 )。

                相应于上述三个检验问题的拒绝域W改用t分布获得,分别为:

                    W={t≥t1-α(n-1)},W={t ≤  tα(n-1)},W={ | t |≥t1-α/2(n-1)}


            (2)关于σ²的显著性水平为α的检验。

                可以采用检验统计量

                    

                在不同的检验问题中拒绝域按不同方法确定。

        

例 5-2  

某零件的厚度在正常生产情况下服从N(0.13,0.015² )。某日在生产的产品中抽查了10次,其观测值为:0.112,0.130,0.129,0.152,0.138,0.118,0.151,0.128,0.158,0.142。发现平均厚度已稍有变化,如果标准差不变,试问生产是否正常?(α=0.05)

解:(1)建立假设: H0  :μ=0.13 , H1  :μ≠0.13。

(2)由于标准差 σ已知,故选用 Z 检验。


(3)选择Minitab的菜单“统计--单样本Z”:


注意:“选项”对话框中的备择假设应选“均值≠假设均值”;

运算结果:


结果分析:

● 因为P=0.221>0.05,不能拒绝 H0,即认为平均厚度变化到0.136与0.13并无显著差别,即这批产品平均厚度合格。

● 由于观测的样本均值是0.136,置信区间显示。以95%的把握断言,总体均值落在(0.127,0.145),μ=0.13落入此置信区间,因此无法拒绝原假设。


从生成的直方图直观也可以断定:

当 H0所对应的均值未落入均值的置信区间时,则拒绝原假设;否则不能拒绝原假设。本例的结论是:不能拒绝原假设 H0,即平均厚度与0.13无显著差别。


例 5-3

某宾馆六西格玛团队评定某项服务的等级,最大可能的级别为10。服务等级的总体均值“达到7”的服务项目可以接受,总体均值“超过7”的认为有提高。随机调查12位顾客,要求他们对此项服务评定等级,得到12个级别数据分别为:7,8,10,8,6,9,6,7,7,8,9,8。假设总体级别近似服从正态分布,在显著性水平α=0.05的情况下,问服务项目确实比规定的可接受标准有提高吗?

解:

(1)建立假设:: H0  :μ=7 , H1  :μ>7。

(2)如果拒绝H0,则可以认为服务项目确实比规定标准有提高。样本数小于30属于小样本,并且由于标准差 σ未知,故选用单样本 t 检验。

(3)Minitab路径:统计--基本统计量--单样本的T检验。



运算结果:


结果分析:

● P=0.028<0.05,拒绝H0,可以认定服务项目确实比规定标准有提高;

● x bar=7.750,s=1.215,t=2.14,故拒绝H0,可以认定服务项目确实比规定标准有提高。


例5-4

某种导线的电阻服从N(μ,σ²),μ未知,但要求千米导线电阻的标准差不得超过0.005Ω。现随机抽取9根千米长导线,测得其电阻数据分别为:10.0100,9.9977,9.9898,10.0008,10.0024,10.0048,9.9996,10.0078,9.9932,测得样本的标准差 s=0.0066。试问在α=0.005水平上能否认为该批导线电阻标准差发生变化?

解:

(1)建立假设:H0  : σ  =0.005 , H1  : σ   ≠  0.005。

(2)由于μ未知,故选用 X² 检验。

(3)Minitab操作路径:统计--基本统计量--图形化汇总。





运算生成图形:


结果分析:

        求出标准差的95%双侧置信区间为(0.004,0.013),而0.005落入此置信区间,因此不能拒绝原假设,认为该批导线电阻标准差合格。

        一般来说,估计总体均值大约n=15就够,而估计标准差大约要n=30才能估计得比较好。本例中n=9,对于估计样本均值样本容量已经不够,当然对于估计标准差就更不够,所以才导致结果中其双侧置信区间太宽了。



上一篇:5.2.1-3  对总体均值进行假设检验时样本容量的确定  下一篇:5.2.2-2  两个总体均值、方差的显著性为α的检验


(本内容来源于网络,仅供学习交流使用,如有侵权联系即删除)

开启您的数字化精益转型!


越简,越非凡

联系我们