
【化】 interval estimation
【化】 interval(space)
estimate; account; appraise; compute; figure; gauge; reckon
【化】 estimation
【经】 assess; assessment; computation; estimate; estimate price; estimates
gauge; reckon; reckoning; take the gauge of
区间估计(Interval Estimation)是统计学中用于量化参数不确定性的核心方法,指利用样本数据计算出一个概率范围内的数值区间,用于估计总体参数的真实值。其英文对应术语为"interval estimation",强调通过置信水平(confidence level)和置信区间(confidence interval)共同描述估计精度。
在数理统计框架下,区间估计包含两个关键要素:
该方法广泛应用于质量控制(监测产品尺寸波动范围)、医学研究(药物疗效评估)和经济预测(GDP增长率区间预测)等领域。与点估计相比,区间估计能更全面地反映估计结果的可靠性。
主要参考文献:
区间估计是统计学中参数估计的一种方法,用于在给定置信水平下,构造一个包含未知总体参数的区间范围。与点估计(单一数值估计)不同,区间估计通过概率化的区间表达参数的不确定性,更全面地反映估计的可靠性。
定义
区间估计通过样本数据计算出一个区间(置信区间),并宣称该区间以一定概率(置信水平)覆盖总体参数的真实值。例如,95%的置信区间意味着:在重复抽样条件下,约95%的类似区间会包含真实参数值。
构成要素
以正态分布总体均值的区间估计为例:
总体方差已知时:使用标准正态分布(Z分布)
公式为:
$$
bar{x} pm z{alpha/2} cdot frac{sigma}{sqrt{n}}
$$
其中,$bar{x}$为样本均值,$sigma$为总体标准差,$n$为样本量,$z{alpha/2}$为Z分布的分位数。
总体方差未知时:使用t分布
公式为:
$$
bar{x} pm t{alpha/2}(n-1) cdot frac{s}{sqrt{n}}
$$
$s$为样本标准差,$t{alpha/2}(n-1)$为自由度为$n-1$的t分布分位数。
置信水平的含义
置信水平反映的是“构造方法的可靠性”,而非单个区间包含参数的概率。例如,95%置信水平表示:用同样方法构造100个区间,约有95个包含真实参数值,而非某个特定区间有95%的概率包含参数。
区间宽度的影响因素
样本量越大、总体变异越小,区间越窄(精度越高);置信水平越高(如从95%提升到99%),区间越宽(可靠性越高)。
区间估计广泛用于科学研究、市场调查等领域。例如:
通过区间估计,我们既能给出参数的合理范围,又能量化估计的不确定性,是数据分析中不可或缺的工具。
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