专题路线

概率论到数理统计

从概率空间与随机变量进入极限定理,再以抽样分布统一估计、置信区间、检验与统计决策。

2 个阶段12 章预计 16 小时
学习进度0/12 章完成
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开始学习概率公理与组合概率
先修内容

具备微积分基础,希望把概率模型与数据推断连成一条严格链条的学习者。

学习阶段

阶段自测

  1. 学完 M05 · 概率模型、随机变量与极限定理综合复习

    区分依概率收敛与依分布收敛,并说明大数定律和中心极限定理对样本均值分别给出什么精度信息。

  2. 学完 M06 · 估计、检验与统计决策综合复习

    对正态均值问题写出置信区间与双侧检验的对偶关系,并解释覆盖率 95% 的重复抽样含义而非单次概率含义。

综合练习

练习完成进度:0/2

难度 3/5

中心极限定理估计样本均值偏差概率

X₁,…,X₁₀₀ 独立同分布,均值 2、方差 9。用中心极限定理近似 P(X̄>2.9),并说明近似的依据与误差来源。

查看提示

样本均值近似服从 N(2, 9/100),标准化为标准正态后查分布函数。

展开分步解答

X̄ 近似服从 N(2,0.09),标准误 0.3,故 P(X̄>2.9)≈1-Φ((2.9-2)/0.3)=1-Φ(3)≈1-0.99865=0.00135。依据是有限方差独立同分布情形的中心极限定理;误差来自正态近似对尾部的偏差,三阶矩有界时 Berry–Esseen 界给出 O(1/√n) 量级的分布函数误差。

结果核验:若总体恰为正态,则 X̄ 精确服从 N(2,0.09),近似值即为精确值;重复模拟 10⁵ 次抽样,超过 2.9 的频率应稳定在约 0.0013 附近。

难度 3/5

正态样本均值的 t 置信区间

某正态总体抽取 n=16 的样本,x̄=10.4,样本标准差 s=2.0。构造均值 μ 的 95% 置信区间,并解释为何使用 t 分布而不是标准正态。

查看提示

方差未知时枢轴量 T=(X̄-μ)/(S/√n) 服从 t(n-1),查 t(15) 的 0.975 分位数。

展开分步解答

t_{0.975}(15)=2.131,区间为 x̄±t·s/√n=10.4±2.131×2/4=10.4±1.066,即 (9.33,11.47)。总体方差未知而用样本方差代替后,枢轴量分子为正态、分母含独立卡方变量的平方根,比值服从 t(15) 而非标准正态;n 增大时 t 分布趋向正态。

结果核验:若误用 z_{0.975}=1.96,半宽为 0.98,区间更窄,小样本覆盖率将低于 95%;t 区间更宽正是对方差估计不确定性的补偿,可用模拟重复抽样核对覆盖率。

参考资料