
【化】 interval estimation
【化】 interval(space)
estimate; account; appraise; compute; figure; gauge; reckon
【化】 estimation
【經】 assess; assessment; computation; estimate; estimate price; estimates
gauge; reckon; reckoning; take the gauge of
區間估計(Interval Estimation)是統計學中用于量化參數不确定性的核心方法,指利用樣本數據計算出一個概率範圍内的數值區間,用于估計總體參數的真實值。其英文對應術語為"interval estimation",強調通過置信水平(confidence level)和置信區間(confidence interval)共同描述估計精度。
在數理統計框架下,區間估計包含兩個關鍵要素:
該方法廣泛應用于質量控制(監測産品尺寸波動範圍)、醫學研究(藥物療效評估)和經濟預測(GDP增長率區間預測)等領域。與點估計相比,區間估計能更全面地反映估計結果的可靠性。
主要參考文獻:
區間估計是統計學中參數估計的一種方法,用于在給定置信水平下,構造一個包含未知總體參數的區間範圍。與點估計(單一數值估計)不同,區間估計通過概率化的區間表達參數的不确定性,更全面地反映估計的可靠性。
定義
區間估計通過樣本數據計算出一個區間(置信區間),并宣稱該區間以一定概率(置信水平)覆蓋總體參數的真實值。例如,95%的置信區間意味着:在重複抽樣條件下,約95%的類似區間會包含真實參數值。
構成要素
以正态分布總體均值的區間估計為例:
總體方差已知時:使用标準正态分布(Z分布)
公式為:
$$
bar{x} pm z{alpha/2} cdot frac{sigma}{sqrt{n}}
$$
其中,$bar{x}$為樣本均值,$sigma$為總體标準差,$n$為樣本量,$z{alpha/2}$為Z分布的分位數。
總體方差未知時:使用t分布
公式為:
$$
bar{x} pm t{alpha/2}(n-1) cdot frac{s}{sqrt{n}}
$$
$s$為樣本标準差,$t{alpha/2}(n-1)$為自由度為$n-1$的t分布分位數。
置信水平的含義
置信水平反映的是“構造方法的可靠性”,而非單個區間包含參數的概率。例如,95%置信水平表示:用同樣方法構造100個區間,約有95個包含真實參數值,而非某個特定區間有95%的概率包含參數。
區間寬度的影響因素
樣本量越大、總體變異越小,區間越窄(精度越高);置信水平越高(如從95%提升到99%),區間越寬(可靠性越高)。
區間估計廣泛用于科學研究、市場調查等領域。例如:
通過區間估計,我們既能給出參數的合理範圍,又能量化估計的不确定性,是數據分析中不可或缺的工具。
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