平均値の推定( 分散が既知の場合 )
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2023.06.26


 推定の対象となる母集団Aがあります。母集団Aについて次のことが成立しています。
   ・ 要素は数値である。
   ・ 要素は m 個ある。
   ・ 正規分布に従う。
   ・ 平均値 ( μ ) は不明である。
   ・ 分散は ( σ2 ) は B2 である。

 母集団Aの平均値を推定するとは、 「 μ は およそ H だろう。」 と言うことではなく、
μ は 信頼度 95% で R1 以上 R2 以下の範囲にある。」と言うことです。

 母集団Aの中から標本を1個抽出したとき、その数値が C でした。
 この結果より、母集団Aの平均値を推定してみましょう。
 まず、次の式が成立する確率は 95% です。
   μ−1.96B ≦ C ≦ μ+1.96B
 この式が成立するときは次の式が成立し、この式が成立しないときは次の式も成立しません。
   C−1.96B ≦ μ ≦ C+1.96B
 というわけで、次のことを言うことができます。
   「 信頼度 95% で、μ は C−1.96B 以上 C+1.96B 以下 の範囲にある。」
 以上で、母集団Aの平均値の推定を終わります。

 しかし、この推定では、母集団Aの平均値の推定値がとる範囲が広すぎます。
 そこで、今度は、母集団Aの中から標本を n 個抽出しましょう。( 2 ≦ nm
 その結果、標本平均 ( X(_) ) は D で、標本分散は E2 でした。
 この結果より、母集団Aの平均値を推定してみましょう。
 まず、標本平均は 母集団と同じ平均値 で 分散 B2 / n の正規分布に従います。
 したがって、次の式が成立する確率は 95% です。
   μ−1.96B/root(n) ≦ D ≦ μ+1.96B/root(n)
 この式が成立するときは次の式が成立し、この式が成立しないときは次の式も成立しません。
      D−1.96B/root(n) ≦ μ ≦ D+1.96B/root(n)
 というわけで、次のことを言うことができます。
   「 信頼度 95% で、μ は C−1.96B/root(n) 以上 C+1.96B/root(n) 以下 の範囲にある。」
 以上で、母集団Aの平均値の推定を終わります。

 これを見ると、標本数 ( n ) が大きくなればなるほど、母集団Aの平均値の推定値の範囲( 平均値の推定区間 )が小さくなくなることが分かります。