母比率の区間推定
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2023.06.26_____
母比率の区間推定は、例えば、TVの視聴率から実際に日本家庭の何%がその番組を見たのかを推定するときに使用します。実際にはそこまでする人は稀だと思いますが。
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。
・ 要素は数値の 1 または 0 である。
・ 要素は m 個ある。( 大きさは m である。)
・ 正規分布に従わない。
・ 平均値 ( μ ) は不明である。
・ 分散は ( σ2 ) は不明である。
母集団Aの中で1が占める割合を推定してみましょう。
母集団Aの中で1が占める割合を推定するということは、母集団Aの平均値を推定することと同じです。
母集団Aの中から標本を 100 個抽出します。標本数( n )は 100 個です。
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、各標本は 平均値 P で 分散 P(1−P) のベルヌーイ分布に従います。
ということは、母集団Aは 平均値 P で 分散 P(1−P) のベルヌーイ分布であるとみなせます。
次に、標本数が多い( 一般的には 30 以上の場合 )ので、中心極限定理より、標本平均の分布は 平均 P、分散 P(1−P)/n の正規分布 とみなせます。
したがって、次の式が成立する確率は 95% です。
P−1.96×root(P(1−P)/100) ≦ D ≦ P+1.96×root(P(1−P)/100)
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−0.196×root(P(1−P)) ≦ P ≦ D+0.196×root(P(1−P))
ここで、標本数が多いので、 P = D が成り立つので、上式は次のようになります。
D−0.196×root(D(1−D)) ≦ P ≦ D+0.196×root(D(1−D))
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、母集団Aの平均値は D−0.196×root(D(1−D)) 以上 D+0.196×root(D(1−D)) 以下 の範囲にある。」
ということは、次のことを言うことができます。
「 信頼度 95% で、母集団Aの中で1が占める割合は D−1.96×root(D(1−D)) 以上 D+1.96×root(D(1−D)) 以下 の範囲にある。」
以上で、母集団Aの中で1が占める割合の推定を終わります。
たとえば、 D = 1/2 のときは、 0.402 ≦ P ≦ 0.598