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1、概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結第1章隨機事件及其概率(1)排列 組合公式P; - m!從m個人中挑出n個人進行排列的可能數(m - n)!cm -m!從m個人中挑出n個人進行組合的可能數n!(m _n)!(2)加法 和乘法原 理加法原理(兩種方法均能完成此事):m+n某件事由兩種方法來完成,第一種方法可由m種方法完成,第二種方法可由n種方法來完成,則這件事可由 m+n種方法來完成。乘法原理(兩個步驟分別不能完成這件事):mx n某件事由兩個步驟來完成,第一個步驟可由m種方法完成,第二個步驟可由n種方法來完成,則這件事可由 mx n種方法來完成。(3)一些 常見排列重復排列和非重復排列(有

2、序) 對立事件(至少有一個) 順序冋題(4)隨機 試驗和隨 機事件如果一個試驗在相同條件下可以重復進行,而每次試驗的可能結果 不止一個,但在進行一次試驗之前卻不能斷言它出現(xiàn)哪個結果,則 稱這種試驗為隨機試驗。試驗的可能結果稱為隨機事件。(5)基本 事件、樣 本空間和 事件在一個試驗下,不管事件有多少個,總可以從其中找出這樣一組事 件,它具有如下性質: 每進行一次試驗,必須發(fā)生且只能發(fā)生這一組中的一個事件; 任何事件,都是由這一組中的部分事件組成的。這樣一組事件中的每一個事件稱為基本事件,用來表示?;臼录娜w,稱為試驗的樣本空間,用 0表示。一個事件就是由0中的部分點(基本事件)組成的集合。

3、通常用 大寫字母A, B, C,表示事件,它們是 0的子集。為必然事件,?為不可能事件。不可能事件(?)的概率為零,而概率為零的事件不一定是不可能事 件;同理,必然事件(Q)的概率為1,而概率為1的事件也不一定 是必然事件。(6)事件 的關系與 運算關系:如果事件A的組成部分也是事件B的組成部分,(A發(fā)生必有事件B發(fā)生):Au B如果同時有A二B,B二A,則稱事件A與事件B等價,或稱A 等于B: A=BA、B中至少有一個發(fā)生的事件:AUB,或者A+B。屬于A而不屬于B的部分所構成的事件,稱為 A與B的差,記為A-B,也可表示為A-AB或者AB,它表示A發(fā)生而B不發(fā)生的事件。A、B同時發(fā)生:A“

4、B,或者AB AB=?,則表示A與B不可能同時發(fā)生,稱事件A與事件B互不相谷或者互斥?;臼录饣ゲ?相容的。Q-A稱為事件A的逆事件,或稱A的對立事件,記為A。它表示A不發(fā)生的事件?;コ馕幢貙αⅰ_\算:結合率:A(BC)=(AB)C A U (B U C)=(A U B) U C分配率:(AB) U C=(AU C)n (B U C) (A U B) A C=(AC)U (BC)0QOH A: = U Ai德摩根率:77aJb = ab,打TB = aUb(7)概率 的公理化 定義設。為樣本空間,A為事件,對每一個事件 A都有一個實數 P(A),若滿足下列三個條件:1 0 P(A) 1,2

5、P( Q) =13對于兩兩互不相容的事件 A1,A,,有0,則稱P(AB)為事件A發(fā)生條 P(A)件下,事件B發(fā)生的條件概率,記為P(B/A)- P(AB)。P(A) 條件概率是概率的一種,所有概率的性質都適合于條件概率。例如 P( Q /B)=1 n P(b/A)=1-P(B/A)(13 )乘 法公式乘法公式:P(AB) =P(A)P(B/A)更一般地,對事件 A1, A, A,若P(AA, A-1)0,則有 P(A1A2 An) =P(A1)P(A2| A1)P(A3| A1A2)P(An | A1A2JJ JJAn -1) o(14 )獨 立性 兩個事件的獨立性設事件A、B滿足P(AB)

6、 = P(A)P(B),則稱事件A、B是相互獨 立的。若事件A、B相互獨立,且P(A)0,則有P(B|A) = P(AB)= P(A)P(B)=p(b)P(A)P(A)若事件A、B相互獨立,則可得到A與B、A與B、A與B也都 相互獨立。必然事件。和不可能事件?與任何事件都相互獨立。?與任何事件都互斥。 多個事件的獨立性設ABC是三個事件,如果滿足兩兩獨立的條件,P(AB)=P(A)P(B) ; P(BC)=P(B)P(C); P(CA)=P(C)P(A) 并且同時滿足 P(ABC)=P(A)P(B)P(C)那么A、B、C相互獨立。 對于n個事件類似。(15 )全概公式設事件BxB2,,Bn滿足

7、1 B1,B2, ,Bn兩兩互不相容,P(Bi)0(i =1,2, ,n),nAuU Bi2-,(分類討論的則有P(A) = P(B1)P(A| B1)+ P(B2)P(A | B2) + + P(Bn)P(A| Bn)。(16 )貝 葉斯公式設事件B1, B2,,,Bn及A滿足1 B1,B2,,, Bn兩兩互不相容,P(Bi)0, i=1, 2,,, n ,nAU U Bi2, P(A)aO ,(已經知道結果 求原因則1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結,i=1,2, n。送 P(Bj)P(A/Bj)j4此公式即為貝葉斯公式。P(Bi),( 1 二1,2,,, n),通常叫先驗概率。P(B

8、i /A),( i “, 2, ,, n),通常稱為后驗概率。貝葉斯公式反映了 “因果”的概 率規(guī)律,并作出了“由果朔因”的推斷。(17 )伯 努利概型我們作了 n次試驗,且滿足每次試驗只有兩種可能結果,A發(fā)生或A不發(fā)生;n次試驗是重復進行的,即A發(fā)生的概率每次均一樣; 每次試驗是獨立的,即每次試驗A發(fā)生與否與其他次試驗 A 發(fā)生與否是互不影響的。這種試驗稱為伯努利概型,或稱為 n重伯努利試驗。用p表示每次試驗A發(fā)生的概率,則A發(fā)生的概率為p = q,用Pn(k)表示n重伯努利試驗中A出現(xiàn)k(0蘭k蘭n)次的概率,_. .k k n _kPn(k) =Cn p qk =0,1,2,,n第二章隨

9、機變量及其分布(1)離設離散型隨機變量X的可能取值為人(k=1,2,)且取各個值的散型隨概率,即事件(X=X)的概率為機變量P(X=x0,k!k =0,1,2,則稱隨機變量X服從參數為丸的泊松分布,記為X 兀仏)或者P(九)。泊松分布為二項分布的極限分布(np=X,nx)。超幾何分布P(X=k)=CM C壯丫0,1,211CNI = min(M , n)隨機變量 X服從參數為 n,N,M H(n,N,M)。的超幾何分布,記為幾何分布P(X =k)=q2p,k =1,2,3,,其中 p0,q=1-p。隨機變量X服從參數為p的幾何分布,記為G(p)。1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結均勻分布設

10、隨機變量X的值只落在a , b內,其密度函數f (x)在a,b上為常數一b 一,即a1a x bf(x)=y其他,L0,則稱隨機變量X在a , b上服從均勻分布,記為XU(a,b)。分布函數為0,xa,x a彳jb - aaw x bxF (x) = f f (x)dx =b。當aX1VX2W b時,X洛在區(qū)間(xi,x2)內的概率為x2 XtP( cX cx2)= 21。b a指數分布_3x,x K05f (x)=1 0,x v 05其中九0,則稱隨機變量X服從參數為人的指數分布。 X的分布函數為1, F(xdo,x05x0。記住積分公式:-boJ xndx = n!01概率論與數理統(tǒng)計公式

11、(全)知識點總結正態(tài)分布設隨機變量X的密度函數為13f(X)e 2-,-二::X :,Q2咒口其中 c 0為常數,則稱隨機變量X服從參數為、二的正態(tài)分布或高斯(Gauss)分布,記為X N(,2)。f(x)具有如下性質:1f(x)的圖形是關于X對稱的;2當時,f(j= 1為最大值;2J2W若XN(1,二),地X的分布函數為F (x) - e 2匚 dt參數 =、卞二1時的正態(tài)分布稱為標準正態(tài)分布,記 為X N(0,1),淇密度函數記為:(x)=2勺 2兀,一血 CX+O,1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結6)分 位數(7)函 數分布分布函數為(X)=-

12、 J 爪2 q,J(X)是不可求積函數,其函數值,已編制成表可供查用。廠1(-x) = 1-(x)且(0) = 1 oX _卩2如果 XN(P,a2),則N(0,1) o- 為-叮x t2e 2 dt ofxfx _叮P(X1 cX 蘭X2)= 2 |一 1 Iii下分位表:P(X 一:.)=; 上分位表:P(X 7A: o離散型XX1,X2,Xn,P(X =Xi)P1,P2,Pn,已知X的分布列為1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結g(x1), g(x2), g(xn),2則應將對應的Pi相加作為g(xi)的y =g(x)的分布列(yi =g(x互不相等)如下:YP1P(Y 曲) 若有某些

13、g(XT)相等,概率。1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結連續(xù)型先利用X的概率密度fx(x)寫出丫的分布函數FY(y)=P(g(X) 0 (i,j=1,2,);(2) 二二pj =1.i j連續(xù)型對于二維隨機向量 =(X,Y),如果存在非負函數f (x, y)(4 x 乜嚴 y ),使對任意一個其鄰邊分別平行于坐標軸的矩形區(qū)域D,即D-(X,Y)|axb,cy 0;(2) 亡亡 f(x,y)dxdy = 1.(2)二維 隨機變量 的本質X =x,Y = y)=E(X =xY = y)(3)聯(lián)合 分布函數設(X,Y)為二維隨機變量,對于任意實數x,y,二元函數F(x,y) = PX Ex,YR

14、稱為二維隨機向量(X,Y)的分布函數,或稱為隨機變量X和Y的聯(lián)合分布函數。分布函數是一個以全平面為其定義域,以事件(叫,國2)1蟲V X(餌)蘭X,皿vY 2)蘭y的概率為函數值的一個實值函 數。分布函數F(x,y)具有以下的基本性質:(1) 0 MF(x, y)蘭 1;(2) F(x,y )分別對x和y是非減的,即當 X2X1 時,有 F ( X2,y ) F(x I,y);當 y2yi 時,有 F(x,y 2) F(x,y 1);(3) F (x,y )分別對x和y是右連續(xù)的,即F(x, y) = F(x+0,y),F(x,y) = F(x,y+0);(4) F (-00, -o) = F

15、 (-, y) = F (x,-) = 0, F (母,址)=1.(5) 對于 vx2, y1 vy2,F(X2, y2)F(X2, yjF(X1, y2)+ F(X1, yJKO.(4)離散 型與連續(xù) 型的關系P(X=x,蘭 x + dx, ycYy + dy)彩 f (x, y) dxdy(5)邊緣 分布離散型X的邊緣分布為PP(X=Xi)=送Pj(i,j=1,2,);jY的邊緣分布為Pj=P(Y = yi)l Pj(i,j=i,2,)。i連續(xù)型X的邊緣分布密度為bofx(x) = Qf (x, y)dy;Y的邊緣分布密度為bofY(y)=Lof(X,y)dx_(6)條件 分布離散型在已知

16、X=x的條件下,Y取值的條件分布為Pj P(Y = yj |X;Pi*在已知Y=y的條件下,X取值的條件分布為PijP(X =人 |Y = yj)=-P軸連續(xù)型在已知Y=y的條件下,X的條件分布密度為f(x|y)f(;,y);fY(y)在已知X=x的條件下,Y的條件分布密度為 f(y|x)(x,y)fx(X)(7)獨立 性一般型F(X,Y)=F x(x)F Y(y)離散型Pj = PiP制有零不獨立連續(xù)型f(x,y)=fx(x)f Y(y)直接判斷,充要條件: 可分離變量 正概率密度區(qū)間為矩形二維正態(tài)分 布12金岀)(y出)/出f(X,y)=廣衛(wèi)&丿2兀CT 16 才1 - P2p=01概率論

17、與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結(8)二維 均勻分布隨機變量的若Xi,X2, , XnXm+i,人相互獨立,h,g為連續(xù)函數,則:函數h( Xi,X2, , Xm)和 g( Xm+1 , Xn)相互獨立。特例:若X與Y獨立,則:h( X)和g( Y)獨立。例如:若 X與Y獨立,則:3X+1和5Y-2獨立。設隨機向量(X,Y)的分布密度函數為1SDf(x,y)=-0,(X, y) D其他其中S為區(qū)域D的面積,則稱(X,Y)服從D上的均勻分布,記為(X,Y) U( D)。例如圖3.1、圖3.2和圖3.3 。圖3.1D3c1O a b x圖3.3(9)二維設隨機向量(X, Y的分布密度函數為正態(tài)分布1

18、 點_耳畀2斎x_H)(y_H)出上 泊f (x, y)=1丿鈕匕丿2g 16 Ji - P其中已,卩2,b布,1 0,0,| P|c1是5個參數,則稱(X, Y服從二維正態(tài)分記為(X,Y)N (卩1,巴嚴2,;, P).由邊緣密度的計算公式,可以推出二維正態(tài)分布的兩個邊緣分布仍為正態(tài)分 布,即XN ( 41 ,卩2),丫 N(卩2,1;).但是若XN (2 2#1,6 ),丫 N(#2b2 ) , (X , Y)未必是二維正態(tài)分布。(10)函數Z=X+Y根據定義計算:FZ (z) = P(Z W z) = P(X + Y W z)分布-bo對于連續(xù)型,fz(z) = Jf(x,z-x)dxa

19、兩個獨立的正態(tài)分布的和仍為正態(tài)分布(卩1+卩212+0;)。n個相互獨立的正態(tài)分布的線性組合,仍服從正態(tài)分布。CH ,i2iiZ=max,mi n(X1,X2” Xn)若X1,X2Xn相互獨立,其分布函數分別為Fx1 (x), Fx, (x) Fx (x),貝V Z=max,min(X 1 ,X2, Xn)的分布函數為:Fmax(X)= Fx1(X)Fx2(X)F%(X)Fmin (x) = 1 -1 一 FX1 (X)1 一 Fx2 (X)1 一 Fxn (x)1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結2分布設n個隨機變量Xi,X2 / ,Xn相互獨立,且服從標準正態(tài)分布,可以證明它們的平方和n

20、2W八Xii 4的分布密度為u _ 0,u : 0.n u J u2 f(u)= 22】nI12丿0,我們稱隨機變量 W/服從自由度為n的2分布,記為 W 2(n),其中1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結所謂自由度是指獨立正態(tài)隨機變量的個數,它是隨機變量 分布中的一個重要參數。2分布滿足可加性:設Yi -2(n)則k2Z 八 Yi (n1n2- nk).i壬1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結t分布F分布設X, Y是兩個相互獨立的隨機變量,且可以證明函數的概率密度為2XN(0

21、,1),Y(n),n +1、I 2丿rf(t)= f 、JnxF i、2)(-::t :::).我們稱隨機變量T服從自由度為n的t分布,記為Tt(n)。n) = -t:.( n)設X 2(n 1),Y 2(n2),且 X與Y獨立,可 以證明F =的概率密度函數為Y/n2我們稱隨機變量 的F分布,記為n12 Jy22,y-0, y 0F服從第一個自由度為 n 1,第二個自由度為n2Ff(n 1, n 2).片_-5, rh)=Fa( n2,n1)第四章隨機變量的數字特征(1)離散型連續(xù)型1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結一維 隨機 變量 的數 字特 征期望期望就是平均值設X是離散型隨機變量,

22、其分布律為 P( X = Xk ) = pk ,k=1,2, , ,n ,nE(X) = 5; XkPkk(要求絕對收斂)設X是連續(xù)型隨機變量,其概率密度為f(X),boE(X) = Jxf (x)dx-CO(要求絕對收斂)函數的期望Y=g(X)nE(Y)=:Z g(Xk)PkkJY=g(X)-boE(Y)= Jg(X)f(X)dX方差2D(X)=EX-E(X), 標準差2) n -2(5) 二維 隨機 變量 的數 字特 征期望nE(X)=Z XiPq i 二nE(Y)=E yjP*-boE(X)= JxfX(x)dxa-boE(Y)= f yfY (y)dy函數的期望EG(X,Y)=遲遲 G

23、(Xi, yj) Piji jEG(X,Y)=-bo -beJ fG(x,y) f(x, y)dxdy-00-00方差D(X)=:E Xi-E(X)2pi.iD(Y)=:S Xj -E(Y)2p.jj-boD(X)= Jx-E(X)2fx(x)dxa-boD(Y)= Jy-E(Y)2fY(y)dy協(xié)方差對于隨機變量X與Y,稱它們的二階混合中心矩k11為X與Y的協(xié)方差或相關矩,記為 aXY或COV(X,Y),即&XY =氣1 =E(XE(X)(Y E(Y).與記號CT XY相對應,X與Y的方差D( X)與D( Y)也可分別記為坊XX 與 U yy。1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結相關系數對

24、于隨機變量X 與丫,如果 D(X) 0, D(Y)0,則稱 XYJD(X)JD(丫)為X與Y的相關系數,記作 PXY (有時可簡記為 P)。| PI 1,當 1 Pl=1時,稱X與Y完全相關:P(X=aY + b) = 1完全相關0), 1負相關,當P = -1時(acO),而當p =0時,稱X與Y不相關。以下五個命題是等價的:卩XY = 0 ; cov(X,Y)=0; E(XY)=E(X)E(Y); D(X+Y)=D(X)+D(Y); D(X-Y)=D(X)+D(Y).協(xié)方差矩陣 XXa XYYXG YY 混合矩對于隨機變量X與Y,如果有E(XkYl)存在,則稱之為 X與Y的k+l階混合原點

25、矩,記為vkl ; k+l階混合中心矩記為:Uki =E(X -E(X)k(Y-E(Y)1.(6)(i)cov (X, Y)=cov (Y, X);協(xié)方(ii)cov(aX,bY)=ab cov(X,Y);差的(iii)cov(X 1+X2, Y)=cov(X1,Y)+cov(X 2,Y);性質(iv)cov(X,Y)=E(XY)-E(X)E(Y).(7) 獨立(i)若隨機變量X與Y相互獨立,則XY);反之不真。和不 相關(ii)若(X,Y)N(巴,2,町月 2,P),則X與Y相互獨立的充要條件是X和Y不相關。第五章 大數定律和中心極限定理1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結1概率論與數理統(tǒng)

26、計公式(全)知識點總結(1 )大數定律切比雪 夫大數 定律設隨機變量 Xi,X2,,相互獨立,常數 C所界:D (X)C(i=1,2,均具有有限方差,且被同一,),則對于任意的正數 ,有1im P _送 Xj _送 E(Xi) N()n1 n-z Xi 丿 z1n yJlim Pn j::=1.伯努利 大數定 律辛欽大數定律列維林德伯格定理設卩是n次獨立試驗中事件 A發(fā)生的次數,p是事件A在 每次試驗中發(fā)生的概率,則對于任意的正數,有l(wèi)im Pn廠:伯努利大數定律說明,當試驗次數n很大時,事件A發(fā)生的頻率與概率有較大判別的可能性很小,艮卩l(xiāng)im P p & 0. IlnJ這就以嚴格的數學形式描

27、述了頻率的穩(wěn)定性。設X, X2, , Xn,是相互獨立同分布的隨機變量序列,且E(% ) = ,則對于任意的正數 有l(wèi)im Pn 廠:n:z Xj 卩 * =1. Jn 7丿設隨機變量X1, 相 同 的 數E(Xk)D(Xk)X2,相互獨立,服從同一分布,且具有 方 差二 2 = 0(k =1,2/ ),則隨機變量的分布函數Fn(x)對任意的實數X,有X,1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結nxt2X -|Z Xk - nA nmFng迥p仁后此定理也稱為獨立同分布的中心極限定理。棣莫弗 拉普 拉斯定 理設隨機變里X n為具有參數 n, p(0p0,貝U_ kkk 一、n_k扎Cnp (1

28、p) t ev(nT o).k!其中 k=0, 1, 2,n , , 二項分布的極限分布為泊松分布。第六章樣本及抽樣分布(1)數理 統(tǒng)計的基 本概念總體在數理統(tǒng)計中,常把被考察對象的某一個(或多個)指標的全 體稱為總體(或母體)。我們總是把總體看成一個具有分布的隨 機變量(或隨機向量)。個體總體中的每一個單兀稱為樣品(或個體)。樣本我們把從總體中抽取的部分樣品X1, x2,,xn稱為樣本。樣本中所含的樣品數稱為樣本容量,一般用n表示。在一般情況下, 總是把樣本看成是 n個相互獨立的且與總體有相冋分布的隨機 變量,這樣的樣本稱為簡單隨機樣本。在泛指任一次抽取的結 果時,x1,x2/i ,xn表示

29、n個隨機變量(樣本);在具體的一次抽取之后,X1,X2,Xn表示n個具體的數值(樣本值)。我們 稱之為樣本的兩重性。樣本函數和 統(tǒng)計量設X1,X2,,Xn為總體的一個樣本,稱9( X1,X2,,Xn )為樣本函數,其中 為一個連續(xù)函數。如果 中不包含任何未 知參數,則稱(X1,X2,,Xn )為一個統(tǒng)計量。1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結常見統(tǒng)計量 及其性質樣本均值x 二鼻Xi.n y樣本萬差S2 =1 n乞(Xjn - 1 y-X)2.樣本標準差S = | n1 n _ Z (Xi x)2.- 1 i二樣本k階原點矩Mk上n yk . _Xi ,k=1,2,.樣本k階中心矩1 nM-Z

30、n i呂(Xj X)k,k=2,3,.2E(X)訣,D(X)-,ne(s2)=l2 n E(S* )-n1 2-CT51 n 其中 s*2 =送(Xj _x)2,n 7為二階中心矩。(2 )正 總體下態(tài) 的正態(tài)分布設Xi,X2,,Xn為來自正態(tài)總體N(巴r2)的一個樣本,則樣四大分布本函數def x A N(0,1).u皿t分布設Xi,X2,,Xn為來自正態(tài)總體N(4巴)的一個樣本,則樣本函數def x 卩 t s/石t( n-1).其中t(n-1)表示自由度為 n-1的t分布。%2分布2設Xi,X2,,Xn為來自正態(tài)總體 N(4,cr )的一個樣本,則樣本函數2def (n 1)SV2,八w

31、2E (n _ 1),其中X2(n1)表示自由度為n-1的壬2分布。F分布2設X1,X2,Xn為來自正態(tài)總體 N (巴6)的一個樣本,而y1, y2 L , yn為來自正態(tài)總體 N(A,t2)的一個樣本,則樣本 函數def 丫/刁2 F 一F(m 1, n2 1),S2 /cr2其中4n1_ 1 n2 _S2=Z (Xi x)2,SX (yi y)2; 一1 yn2 -1 7F(n1 1,n2 1)表示第一自由度為n, 1,第二自由度為n2 -1的F分布。(3)正態(tài) 總體下分 布的性質- 2X與S獨立。第七章參數估計1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結1概率論與數理統(tǒng)計公式(全)知識點總結(1)點估計矩估計設總體X的分布中包含有未知數宀2,Rm,則其分布函數可以表成F(x;rc2,,厲).它的k階原點矩vk =E(Xk)(k = 1,2,m)中也 包含了未知參數8,2,Cm ,即Vk二VkG,,dm)。又設x2,,xn為總體X的n個樣本值,其樣本的 k階原點矩為1 n x: (k =1,2,m).n i =這樣,我們按照“當參數等于其估計量時,總體矩等于相應的樣本矩” 的原則建立方程,即有1 nV1G1J2,Cm) Xi,n i 4八八1 n2V2(R ,二2,二m)Xi ,n yVm

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