संभावना-असमानताओं के लेंस और कई-अवलोकन मामले के कनेक्शन के माध्यम से देखा गया, यह परिणाम इतना असंभव नहीं लग सकता है, या, कम से कम, यह अधिक प्रशंसनीय लग सकता है।
Let साथ और अज्ञात। हम लिए लिख सकते हैं ।μ σ 2 एक्स = σ जेड + μ जेड ~ एन ( 0 , 1 )X∼N(μ,σ2)μσ2X=σZ+μZ∼N(0,1)
मुख्य दावा : लिए एक विश्वास अंतराल है जहां एक डिग्री के लिए ची-चुकता वितरण का लेवल मात्रात्मक है। आजादी। इसके अलावा, चूँकि इस अंतराल में बिल्कुल कवरेज है जब , यह फॉर्म का सबसे कम संभव अंतराल है कुछ ।( 1 - अल्फा ) σ 2 क्ष अल्फा अल्फा ( 1 - अल्फा ) μ = 0 [ 0 , बी एक्स 2 ) ख ∈ आर[0,X2/qα)(1−α)σ2qαα (1−α)μ=0[0,bX2)b∈R
आशावाद का एक कारण
याद में है कि मामले, साथ , ठेठ आत्मविश्वास के लिए अंतराल है
जहां है एक ची-वर्ग के साथ की स्तर quantile स्वतंत्रता की डिग्री। यह निश्चित रूप से, किसी भी । जबकि यह सबसे लोकप्रिय अंतराल है ( स्पष्ट कारणों के लिए समान पूंछ वाले अंतराल कहा जाता है), यह न तो केवल एक है और न ही सबसे छोटी चौड़ाई में से एक है! जैसा कि स्पष्ट होना चाहिए, एक और वैध चयन है
टी = Σ n मैं = 1 ( एक्स मैं - ˉ एक्स ) 2 ( 1 - α ) σ 2 ( टीn ≥ 2टी= ∑nमैं = १( एक्स)मैं- एक्स¯)2 ( 1 - α )σ2क्ष कश्मीर , एक एक कश्मीर μ ( 0 , टी
( टीक्षएन - 1 , ( 1 - α ) / 2, टीक्षएन - 1 , α / 2),
क्षके , एएकश्मीरμ( 0,टीक्षएन - 1 , α)।
चूँकि, , फिर
कम से कम की कवरेज भी है । ( 0 , Σ n मैं = 1 एक्स 2 मैंटी≤ Σnमैं = १एक्स2मैं( 1 - α )
( 0, ∑nमैं = १एक्स2मैंक्षएन - 1 , α),
( 1 - α )
इस प्रकाश में देखें, तो हम आशावादी हो सकते हैं कि मुख्य दावे में अंतराल लिए सही है । मुख्य अंतर यह है कि एकल अवलोकन के मामले में कोई शून्य-डिग्री-ऑफ़-फ्री-आज़ादी ची-स्क्वर्ट वितरण नहीं है, इसलिए हमें आशा करनी चाहिए कि एक-डिग्री-ऑफ़-इंडिपेंडेंस क्वांटाइल का उपयोग करने से काम चलेगा।एन = 1
हमारी मंजिल की ओर एक आधा कदम ( सही पूंछ को छोड़कर )
मुख्य दावे के प्रमाण में गोता लगाने से पहले, आइए पहले एक प्रारंभिक दावे पर गौर करें जो लगभग मजबूत या संतोषजनक नहीं है, लेकिन शायद कुछ अतिरिक्त जानकारी देता है कि क्या चल रहा है। आप नीचे दिए गए मुख्य दावे के प्रमाण को छोड़ सकते हैं, बिना ज्यादा (यदि कोई हो) नुकसान के। इस खंड और अगले में, साक्ष्य-जबकि थोड़ा सूक्ष्म - केवल प्राथमिक तथ्यों पर आधारित हैं: संभाव्यता की एकरूपता, और सामान्य वितरण की समरूपता और एकरूपता।
सहायक दावा : एक है आत्मविश्वास के लिए अंतराल लंबे समय के रूप के रूप में । यहाँ है स्तर एक मानक सामान्य की quantile।( 1 - अल्फा ) σ 2 अल्फा > 1 / 2 जेड अल्फा अल्फा[0,X2/z2α)(1−α)σ2α>1/2zαα
सबूत । औरसमरूपता के द्वारा, इसलिए इस प्रकार हम सामान्यता की हानि के बिना ले सकते हैं । अब, और ,
और इसलिए , हम देखते हैं कि
यह केवल लिए काम करता है , क्योंकि लिए आवश्यक है ।| σ जेड + μ | d = | - σ जेड + μ | μ ≥ 0 θ ≥ 0 μ ≥ 0 पी ( | एक्स | > θ ) ≥ पी ( एक्स > θ ) = पी ( σ जेड + μ > θ ) ≥ पी ( जेड|X|=|−X||σZ+μ|=d|−σZ+μ|μ≥0θ≥0μ≥0Θ = z अल्फा σ पी ( 0 ≤ σ 2 < एक्स 2 / z 2 अल्फा ) ≥ 1 - अल्फा
P(|X|>θ)≥P(X>θ)=P(σZ+μ>θ)≥P(Z>θ/σ),
θ=zασα > 1 / 2 जेड α > 0P(0≤σ2<X2/z2α)≥1−α.
α > 1 / 2zα> 0
यह सहायक दावा साबित होता है। जबकि उदाहरण के लिए, यह एक सांख्यिकीय परिप्रेक्ष्य से असंतोषजनक है क्योंकि इसे काम करने के लिए एक बेतुके बड़े आवश्यकता होती है ।α
मुख्य दावे को साबित करना
उपरोक्त तर्क का शोधन एक परिणाम के लिए होता है जो एक मनमाना विश्वास स्तर के लिए काम करेगा। सबसे पहले, ध्यान दें कि
सेट करें और । फिर,
हम यह दिखा सकते हैं कि में दाएँ हाथ की ओर बढ़ जाती है हर तय के लिए , तो हम एक ऐसी ही तर्क पिछले तर्क में के रूप में काम कर सकते हैं। यह कम से कम प्रशंसनीय है, क्योंकि हम यह मानना चाहते हैं कि यदि मतलब बढ़ता है, तो यह अधिक संभावना है कि हम एक मापांक के साथ एक मान देखते हैं जो कि से अधिक हैए =
P ( | X)| >Θ)= पी ( | जेड+ μ / σ| >Θ / σ)।
ख = θ / σ ≥ 0 पी ( | जेड + एक | > ख ) = Φ ( एक - ख ) + Φ ( - एक - ख )a = μ / σ≥ 0ख = θ / σ≥ 0a b bपी ( |) Z)+ क | > ख ) = Φ ( एक - ख ) + Φ ( - एक - बी )।
एखख। (हालांकि, हमें यह देखना होगा कि बाईं पूंछ में द्रव्यमान कितनी जल्दी घट रहा है!)
सेट । फिर
ध्यान दें कि और सकारात्मक के लिए , में कम हो रही है । अब, , उस को देखना आसान है । इन तथ्यों को आसानी से एक साथ लिया गया है कि
सभी और किसी भी फिक्स्ड ।च ' ख ( एक ) = φ ( एक - ख ) - φ ( - एक - ख ) = φ ( एक - ख ) - φ ( ए + बी )चख( एक ) = Φ ( एक - ख ) + Φ ( - एक - ख )च ' ख ( 0 ) = 0 यू φ ( यू ) यू एक ∈ ( 0 , 2 ख ) φ ( एक - ख ) ≥ φ ( - ख ) = φ ( ख ) च ' ख ( एक ) ≥ 0 एक ≥ 0 b ≥ ०
च'ख( एक ) = φ ( एक - ख ) - φ ( - एक - ख ) = φ ( एक - ख ) - φ ( एक + ख )।
च'ख( ० ) = ०यूφ ( यू )यूएक ∈ ( 0 , 2 ख )φ ( एक - ख ) ≥ φ ( - ख ) = φ ( ख )च'ख( ए ) ≥ 0
एक ≥ 0b ≥ ०
इसलिए, हमने दिखाया है कि और ,
एक ≥ 0b ≥ ०
P ( | Z)+ क | > ख ) ≥ पी ( | जेड| >बी)=2Φ(-बी)।
इस सब को उजागर करते हुए, यदि हम लेते हैं, तो हमें
जो मुख्य दावे को स्थापित करता है।θ = क्यूα--√σ
P ( X)2> क्षασ2) ≥ पी ( जेड2> क्षα) = 1 - α,
समापन टिप्पणी : उपरोक्त तर्क का सावधानीपूर्वक पढ़ने से पता चलता है कि यह सामान्य वितरण के केवल सममित और असमान गुणों का उपयोग करता है। इसलिए, यह दृष्टिकोण किसी भी सममित अनिमॉडल स्थान-स्तरीय परिवार, जैसे, कॉची या लाप्लास वितरण से एकल अवलोकन से आत्मविश्वास अंतराल प्राप्त करने के लिए समान रूप से काम करता है।