Доверительный интервал для доли населения

Доверительные интервалы может быть использован для оценки нескольких населения параметры. Один тип параметра, который можно оценить, используя выведенный статистика это доля населения. Например, нам может потребоваться узнать процент населения США, поддерживающего определенный закон. Для этого типа вопроса нам нужно найти доверительный интервал.

В этой статье мы увидим, как построить доверительный интервал для доли населения, и рассмотрим некоторые теории, стоящие за этим.

Мы начнем с рассмотрения общей картины, прежде чем углубимся в детали. Тип доверительного интервала, который мы рассмотрим, имеет следующую форму:

Оценить +/- предел ошибки

Это означает, что есть два числа, которые нам нужно будет определить. Эти значения являются оценкой для желаемого параметра, а также погрешности.

Перед проведением любого статистического теста или процедуры важно убедиться, что все условия выполнены. Для доверительного интервала для доли населения мы должны убедиться, что выполняются следующие условия:

• У нас есть простая случайная выборка размера N от большого населения
• Наши люди были выбраны независимо друг от друга.
• В нашей выборке как минимум 15 успехов и 15 неудач.

Если последний пункт не удовлетворен, то, возможно, можно немного откорректировать нашу выборку и использовать плюс-четыре доверительный интервал. В дальнейшем мы будем предполагать, что все вышеперечисленные условия были выполнены.

Начнем с оценки нашей доли населения. Так же, как мы используем среднее значение выборки для оценки среднего значения популяции, мы используем пропорцию выборки для оценки доли населения. Доля населения является неизвестным параметром. Доля выборки является статистической. Эта статистика определяется путем подсчета количества успехов в нашей выборке, а затем деления на общее количество людей в выборке.

Доля населения обозначается как п и не требует пояснений. Обозначения для пропорции выборки немного сложнее. Мы обозначаем образец пропорции как p̂, и мы читаем этот символ как «p-hat», потому что он выглядит как буква п в шляпе сверху.

Это становится первой частью нашего доверительного интервала. Оценка p равна p̂.

Чтобы определить формулу погрешности, нам нужно подумать о выборочное распределение из p̂. Нам нужно знать среднее значение, стандартное отклонение и конкретный дистрибутив, с которым мы работаем.

Распределение выборки p̂ является биномиальным распределением с вероятностью успеха п и N испытания. Этот тип случайной величины имеет среднее значение п и стандартное отклонение (п(1 - п)/N)^0.5. Есть две проблемы с этим.

Первая проблема заключается в том, что с биномиальным распределением работать очень сложно. Наличие факториалов может привести к очень большим числам. Вот где условия помогают нам. Пока наши условия выполняются, мы можем оценить биномиальное распределение со стандартным нормальным распределением.

Вторая проблема заключается в том, что стандартное отклонение p̂ использует п в своем определении. Неизвестный параметр популяции должен быть оценен с использованием того же параметра в качестве погрешности. Это круговое рассуждение является проблемой, которая должна быть исправлена.

Выходом из этой головоломки является замена стандартного отклонения стандартной ошибкой. Стандартные ошибки основаны на статистике, а не на параметрах. Стандартная ошибка используется для оценки стандартного отклонения. Что делает эту стратегию целесообразной, так это то, что нам больше не нужно знать значение параметра п.

Чтобы использовать стандартную ошибку, мы заменим неизвестный параметр п со статистикой р̂. В результате получается следующая формула для доверительного интервала для доли населения:

p̂ +/- г * (p̂ (1 - p̂) /N)^0.5.

Здесь значение г * определяется нашим уровнем доверия C. Для стандартного нормального распределения, точно С процент от нормального нормального распределения между -z * и г *. Общие значения для г * включите 1.645 для уверенности 90% и 1.96 для уверенности 95%.

Давайте посмотрим, как этот метод работает на примере. Предположим, что мы хотим с уверенностью 95% узнать процент избирателей в округе, который идентифицирует себя как демократ. Мы проводим простую случайную выборку из 100 человек в этом округе и находим, что 64 из них идентифицируют себя как демократы.

Мы видим, что все условия выполнены. Оценка нашей доли населения составляет 64/100 = 0,64. Это значение доли выборки p̂, и оно является центром нашего доверительного интервала.

Погрешность состоит из двух частей. Первый Z*. Как мы уже говорили, для 95% уверенности значение Z* = 1.96.

Другая часть погрешности определяется по формуле (p̂ (1 - p̂) /N)^0.5. Мы устанавливаем p̂ = 0,64 и вычисляем = стандартную ошибку (0,64 (0,36) / 100)^0.5 = 0.048.

Мы умножаем эти два числа вместе и получаем погрешность 0,09408. Конечный результат:

0.64 +/- 0.09408,

или мы можем переписать это как 54,592% до 73,408%. Таким образом, мы на 95% уверены, что истинная доля населения в демократах находится где-то в диапазоне этих процентов. Это означает, что в долгосрочной перспективе наша техника и формула будут охватывать долю населения в 95% случаев.

Есть ряд идей и тем, которые связаны с этим типом доверительного интервала. Например, мы могли бы провести проверку гипотезы о значении доли населения. Мы также можем сравнить две пропорции от двух разных групп населения.