统计基础(六)卡方分布

统计基础(六)卡方分布TestforGoodn 具有 k 个自由度的卡方分布是一个由 k 个独立标准正态随机变量的和所构成的分布

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1.卡方分布

卡方分布是独立标准正态随机变量 Z i ∼ N ( 0 , 1 ) i = 1 , 2 , … , n Z_i \sim N(0,1) i = 1,2,…, n ZiN(0,1)i=1,2n。它只能取正值,而且通常是右偏的。
我们说变量 X = ∑ i = 1 n Z i 2 ∼ X 2 X =\sum_{i=1}^n Z^2_i\sim X^2 X=i=1nZi2X2,有n个自由度,均值 E(X) = n,方差Var(X) = 2n。
概率分布函数pdf为
在这里插入图片描述

2.伽马分布

伽马分布 X ∼ Γ ( α , β ) X\sim\Gamma(\alpha,\beta) XΓ(α,β)

  • α \alpha α形状参数(shape parameter)
    决定了分布曲线的形状,也就是 α \alpha α不同,分布曲线形状不同
  • β \beta β尺度参数(scale parameter)
    在其他参数一定时, β \beta β不同,分布曲线的形状相似,但是高低、胖瘦不同,或者说是同一形状按照比例放大或缩小

概率密度分数
f ( x ) = 1 β α Γ ( α ) x α − 1 e − x β f(x)=\frac{1}{\beta^\alpha\Gamma(\alpha)}x^{\alpha-1}e^{\frac{-x}{\beta}} f(x)=βαΓ(α)1xα1eβx其中, x > 0 , α > 0 , β > 0 x>0,\alpha>0,\beta>0 x>0,α>0,β>0
E ( X ) = α β E(X)=\alpha\beta E(X)=αβ V a r ( X ) = α β 2 Var(X)=\alpha\beta^2 Var(X)=αβ2

卡方分布是伽马分布的一种特殊形式,其中 α = k / 2 , β = 2 , Γ ( α = k / 2 , β = 2 ) = X k 2 \alpha=k/2,\beta=2,\Gamma(\alpha=k/2,\beta=2)=X^2_k α=k/2,β=2,Γ(α=k/2,β=2)=Xk2
Q ∼ X k 2 , a Q ∼ Γ ( α = k / 2 , β = 2 Q\sim X^2_k, aQ \sim \Gamma(\alpha=k/2,\beta=2 QXk2,aQΓ(α=k/2,β=2

3.卡方独立性检验 Chi-square test for independence

X^2测试是一个非常灵活的测试,因为它可以应用于一系列的情况。

  • 离散概率与计数类别的拟合(孟德尔遗传学)
  • 使用离散区间的连续数据拟合模型(随机数生成器)

我们将介绍最后一个例子,它着眼于如何建立两个离散变量之间的独立性。我们检验原假设H0:变量是独立的vs. HA:变量不是独立的。
判断行列是否独立
eg 检验是否吸烟与癌症之间的独立性

  1. 画出列联表在这里插入图片描述
  2. 计算出列联表中的成分的概率
    在这里插入图片描述
  3. 假设两个变量相互独立P(AB)=P(A)*P(B)在这里插入图片描述
  4. 计算P值在这里插入图片描述

4.卡方拟合优度检验 Chi-Square Goodness-of-Fit Test

考虑一组具有g类的分类数据,其中观察到的计数Oi,因为i = 1,2,…提出了一个类别的概率模型,我们想检验它是否与我们的预期值拟合。
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

5.孟德尔遗传案例

在这里插入图片描述
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