置信区间求解咨询:已知√θ的99%置信区间,求θ的置信区间及方法
嗨,这个问题其实不用纠结复杂的分布假设,核心抓置信区间的定义和单调变换的性质就能解决~
核心逻辑推导
首先明确置信区间的本质:我们说[$a(y)$, $b(y)$]是$\sqrt{\theta}$的99%置信区间,意思是有99%的概率,$\sqrt{\theta}$会落在这个区间内,用概率表达式写就是:
$P(a(y) \leq \sqrt{\theta} \leq b(y)) = 0.99$
注意$\theta$作为可开平方的参数,必然是非负的,所以$\sqrt{\theta}$、$a(y)$、$b(y)$都是非负数。而平方函数在非负实数域上是严格单调递增的,对不等式两边同时平方后,不等号方向不会改变:
$a(y) \leq \sqrt{\theta} \leq b(y)$ 等价于 $a(y)^2 \leq \theta \leq b(y)^2$
因为这两个事件完全等价,它们的概率自然相等,也就是:
$P(a(y)^2 \leq \theta \leq b(y)^2) = 0.99$
这就直接得出结论:$\theta$的99%置信区间是[$a(y)^2$, $b(y)^2$]。
关于分布假设的疑问
完全不需要假设$\theta$服从正态分布!这个结论是统计中单调变换置信区间的通用性质——只要对原参数做的是严格单调的变换(比如这里的平方,或者对数、开方等),就可以直接把原置信区间的上下限做同样的变换,得到新参数的置信区间。不管原参数服从什么分布,这个逻辑都成立,因为我们只是把“原参数在某个区间”的事件,转换成了“变换后参数在对应区间”的等价事件,概率不会发生变化。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者user120747

