«Хи-квадрат» распределение
«Хи-квадра'т» распределе'ние
с f
степенями свободы, распределение вероятностей суммы квадратов
c>2 = X>1>2
+...+X>f>2
,
независимых случайных величин X>1
,..., X>f
, подчиняющихся нормальному распределению
с нулевым математическим ожиданием и единичной дисперсией. Функция «Х.-к.» р. выражается интегралом
,
Первые три момента
(математическое ожидание дисперсия и третий центральный момент) суммы c>2
равны соответственно f
, 2f
, 8f
. Сумма двух независимых случайных величин c>1>2
и c>2>2
, с f>1
и f>2
степенями свободы подчиняется «Х.-к.» р. с f>1
+ f>2
степенями свободы.
Примерами «Х.-к.» р. могут служить распределения квадратов случайных величин, подчиняющихся Рэлея распределению
и Максвелла распределению
. В терминах «Х.-к.» р. с чётным числом степеней свободы выражается Пуассона распределение
:
.
Если количество слагаемых f
суммы c>2
неограниченно увеличивается, то согласно центральной предельной теореме
распределение нормированного отношения
сходится к стандартному нормальному распределению:
,
где
.
Следствием этого факта является другое предельное соотношение, удобное для вычисления F>f
(x
) при больших значениях f
:
В математической статистике «Х.-к.» р. используется для построения интервальных оценок и статистических критериев. Если Y>1
,..., Y>n
— случайные величины, представляющие собой результаты независимых измерений неизвестной постоянной а
, причём ошибки измерений Y>i
— а
независимы, распределены одинаково нормально и
Е
(Y>i
— a
) = 0, Е
(Y>i
— а
)>2=
s>2
,
то статистическая оценка неизвестной дисперсии s>2
выражается формулой
,
где
,
.
Отношение S>2
/
s>2
подчиняется «Х.-к.» р. с f = n
— 1 степенями свободы. Пусть x>1
и x>2
— положительные числа, являющиеся решениями уравнений F>f
(x>1
) = a/2 и F>f
(x>2
) = 1 — a/2 [a —
заданное число из интервала (0, >1
/>2
)]. В таком случае
Р
{х>1
< S>2
/
s>2
< x>2
) = Р
{S>2
/x>2
< s>2
< S>2
/x>1
} =
1—a.
Интервал (S>2
/x>1
, S>2
/x>2
) называют доверительным интервалом для s>2
, соответствующим коэффициенту доверия 1 — a. Такой способ построения интервальной оценки для s