Кіріспе

Жоғары және төменгі шектері бар аралық статистикасы. Статистикада аралық бағалау – қызығушылық тудыратын параметрдің мүмкін мәндерінің аралығын бағалау үшін үлгі деректерін пайдалану. Бұл тек бір мән беретін нүктелік бағалаудан өзгеше. Аралық бағалаудың ең көп таралған түрлері – сенімділік интервалдары (жиілеткіш әдіс) және ықтимал интервалдары (Бейес әдісі). Одан аз таралған түрлеріне ықтималдық аралықтары, фидуциалдық аралықтары, төзімділік аралықтары және болжам аралықтары жатады. Статистикалық емес әдіс ретінде, аралық бағалауларды тұманды логикадан да алуға болады.

Сенім аралығы

Сенім аралықтары үлгі алынған деректер жиынтығынан қызығушылық тудыратын параметрді бағалау үшін қолданылады, әдетте орташа немесе стандартты қатеулік. Сенім аралығы – қызығушылық тудыратын параметрдің төменгі және жоғарғы шекте екендігіне 100γ% сенімділік бар екенін көрсетеді. Сенім аралықтары туралы жиі кездесетін жаңылыс түсінік – деректер жиынтығының 100γ% шектердің ішінде немесе жоғары/төмен орналасқан, бұл төзімділік аралығы деп аталады, ол төменде талқыланады. Сенім аралығын құру үшін бірнеше әдіс бар, дұрыс таңдау талданатын деректерге байланысты. Белгілі дисперсиясы бар қалыпты үлестірім үшін, n өлшемдер жиынтығынан алынған үлгі орташасының төңірегінде 100γ% сенімділік деңгейін алуға мүмкіндік беретін аралықты жасау үшін z кестесі қолданылады. Биномдық үлестірім үшін сенім аралықтарын Уолдтың жуықтау әдісі, Джеффрис аралығы және Клоппер-Пирсон аралығы арқылы жуықтауға болады. Джеффрис әдісі Пуассон үлестірімі үшін аралықтарды жуықтау үшін де қолданылуы мүмкін. Егер негізгі үлестірім белгісіз болса, деректер жиынтығының медианасының айналасында шекаралар құру үшін бутстрап қолданылуы мүмкін.

Сенімді аралықтар

Сенім аралығынан өзгеше, сенімді аралық алдын ала болжам жасауды, Байес коэффициентін қолданып болжамды түзетуді және кейінгі таралымды анықтауды қажет етеді. Кейінгі таралымды пайдаланып, қызығушылық танытқан параметрдің 100γ% ықтималдықпен аралыққа кіретінін анықтауға болады, ал сенім аралығында болжамның аралыққа кіретініне 100γ% сенімді болуға болады. Алдын ала болжам аралықты құру үшін қосымша деректер беруге көмектессе де, сенім аралығының объективтілігін жояды. Алдын ала болжам кейінгі таралымды анықтау үшін қолданылады, егер бұл болжам күдік тудырмаса, қате болжамдарға әкелуі мүмкін. Сенімді аралықтың шектері өзгермелі, сенім аралығынан айырмашылығы. Жоғарғы және төменгі шектердің дұрыс орналасуын анықтау үшін бірнеше әдіс бар. Аралық шектерін түзетудің жалпы әдістеріне ең жоғары кейінгі тығыздық аралығы (HPDI), тең құйрықты аралық немесе аралықтың ортасын орташа мәннің шамасында орналастыру кіреді.

Ықтималдыққа негізделген

Қызығушылық тудыратын параметрді бағалау үшін ықтималдық функциясының принциптері қолданылады. Ықтималдыққа негізделген әдіс арқылы экспоненциалды, Вейбулл және логнормальды үлестірімдердің орташа мәндері үшін сенімділік интервалдарын табуға болады. Бұдан өзге, ықтималдыққа негізделген тәсілдер стандартты қателік үшін де сенімділік интервалдарын ұсынуы мүмкін. Сонымен қатар, ықтималдық функциясын болашақ кездейсоқ шамамен біріктіре отырып, болжамдық интервалды құруға да болады.

Болжам

Болжамдық аралық болашақ үлгілерді белгілі бір сенімділік деңгейімен, γ-мен қамтитын аралықты бағалайды. Болжамдық аралықтар Байес және жиіліктік тәсілдерде қолданылуы мүмкін. Бұл аралықтар көбінесе регрессиялық деректер жиынтығында қолданылады, бірақ бұрынғы деректердің эксперименттік бақылаудағы параметрлерінен тыс экстраполяция жасау үшін болжамдық аралықтар қолданылмайды.

Ұялы логика

Fuzzy логикасы жасанды интеллект, медициналық шешімдер және басқа да салаларда бинарлық емес түрде шешім қабылдауды басқару үшін қолданылады. Әдетте, ол кіріс мәліметтерін қабылдап, оларды тұманды логикалық қорытынды жүйелері арқылы өңдеп, нәтижелік шешімді шығарады. Бұл процеске тұмандылау, тұманды логикалық ережелерді бағалау және тұмандылықты жою кіреді. Тұманды логикалық ережелерді бағалау кезінде, мүшелік функциялары бинарлық емес кіріс ақпаратын нақты айнымалыларға түрлендіреді. Осы мүшелік функциялары жүйенің белгісіздігін болжау үшін маңызды.

Бір жақты немесе екі жақты

Екі жақты интервалдар қызығушылық тудыратын Θ параметрін сенімділік деңгейі γ арқылы төменгі және жоғарғы шектерді пайдаланып бағалайды. Мысалдарға географиялық аймақтағы еркектердің орташа бойын немесе өндіруші жасаған нақты бір үстелдің ұзындығын бағалау жатуы мүмкін. Мұндай жағдайларда параметрдің орталық мәні бағаланады. Әдетте, бұл төмендегі теңдеуге ұқсас түрде көрсетіледі. Екі жақты интервалдан өзгеше, бір жақты интервал сенімділік деңгейі γ-ны пайдаланып, қызығушылық тудыратын параметрін γ*100% ықтималдықпен болжайтын ең төменгі немесе ең жоғарғы шекті құрастырады. Әдетте, бағалаудың ең төменгі немесе ең жоғарғы шегі маңызды болмаған кезде бір жақты интервал қажет болады. Θ параметрінің ең төменгі болжамды мәнін анықтағанда, енді бағалаудың жоғарғы шегін табу қажет емес, бұл екі жақты интервалдың қысқартылған түріне әкеледі. Жоғарғы шекті алып тастау және сенімділікті сақтау нәтижесінде төменгі шек артады. Сол сияқты, параметрдің бағалауының жоғарғы шегін ғана анықтау қажет болса, жоғарғы шек төмендейді. Бір жақты интервал материал өндірісінің сапасын бақылауда жиі кездеседі, онда материалдың күтілетін беріктігі Θ белгілі бір ең төменгі мәннен жоғары болуы керек, соған сәйкес сенімділікпен (100γ%). Бұл жағдайда өндіруші тым берік өнім шығару туралы алаңдамайды, сондықтан жоғарғы шек қажет емес.

Бағаларды пайдалану мен құруда сақ болу

Параметрдің маңыздылығын анықтағанда, деректерді және оларды жинау әдістерін түсіну маңызды. Деректерді жинау алдында, эксперимент жоспарлануы керек, осылайша деректердің белгісіздігі үлгілік өзгеруге байланысты болса, статистикалық бұрмалауға емес. Эксперименттен кейін, интервалдық бағалау құрудың әдеттегі алғашқы қадамы – әртүрлі графикалық әдістерді пайдаланып сызу болып табылады. Осыдан кейін деректер жиынтығынан алынған үлгілердің таралуын анықтауға болады. Таралым туралы дұрыс емес болжамдарға негізделген интервалдық шекараларды құру болжамды қате етеді. Интервалдық бағалаулар туралы хабарлағанда, олар ғылыми қауымдастық ішінде және одан тыс жерде ортақ түсініктің болуын қамтамасыз етуі керек. Шашыраңқы логикадан туындаған интервалдық бағалаулардың мағынасы қолданысқа байланысты өте ерекше. Көптеген жағдайларда, қажетті болжамдардың тексерілуі мен жарамдылығын ескере отырып, стандартты процедуралар жиынтығы қолданылуы тиіс. Бұл сенімділік интервалдары мен ықтимал интервалдарына қатысты. Дегенмен, жаңа жағдайларда интервалдық бағалауды қалай құруға болатыны туралы нұсқаулар болуы керек. Осы тұрғыдан қарағанда, сенімділік интервалдары мен ықтимал интервалдары ұқсас, бірақ екі айырмашылық бар. Біріншіден, ықтимал интервалдары алдын ала ақпаратты оңай өңдей алады, ал сенімділік интервалдары олай ете алмайды. Екіншіден, сенімділік интервалдары икемдірек және ықтимал интервалдарына қарағанда көптеген жағдайларда қолданылуы мүмкін: ықтимал интервалдарының кемшілік көретін салаларының бірі – параметрлік емес модельдермен жұмыс істеу. Интервалдық бағалау процедураларының тиімділігін тексерудің жолдары болуы керек. Бұл көптеген процедуралар әртүрлі шамалауды қамтиды және процедураның нақты нәтижесі жарияланғанға сәйкес келе ме екенін тексеру қажет. Стохастикалық симуляцияларды қолдану сенімділік интервалдары үшін оңай, бірақ алдын ала ақпаратты дұрыс ескеру қажет болғандықтан, ықтимал интервалдары үшін бұл қиындықтар тудырады. Ықтимал интервалдарын тексеру алдын ала ақпарат жоқ жағдайларда жүргізілуі мүмкін, бірақ тексеру процедуралардың ұзақ мерзімді жиілік қасиеттерін тексеруді қамтиды. Северини ықтимал интервалдар мен сенімділік интервалдары ұқсас нәтижелер беретін жағдайларды талқылайды, сондай-ақ ықтимал интервалдардың қамту ықтималдығы мен сенімділік интервалдарымен байланысты кейінгі ықтималдығын талқылайды. Шешім қабылдау теориясында, Байес статистикасына жиі қолданылатын және оны негіздеуге мүмкіндік беретін тәсілде, интервалдық бағалау тікелей қызығушылық тудырмайды. Нәтиже – шешім, интервалдық баға емес, сондықтан Байес шешім қабылдаушылар Байес әрекетін қолданады: олар белгілі бір интервал емес, бүкіл кейінгі таралым бойынша шығын функциясының күтілетін шығынын азайтады.

Қолданбалар

Сенім аралықтарының қолданылуы белгісіздікпен байланысты түрлі мәселелерді шешуге пайдаланылады. Кац (1975) сот ісінде интервалдық бағалауды қолданудың түрлі қиындықтары мен артықшылықтарын ұсынады. Медициналық зерттеулерде пайдалану үшін Альтмен (1990) сенім аралықтарын қолдану және оларды пайдалану бойынша ұсынымдарды талқылайды. Өндірісте өнімнің қызмет ету мерзімін бағалау немесе өнімнің қабылданатын ауытқуларын бағалау үшін интервалдық бағалау жиі қолданылады. Микер және Эскобар (1998) параметрлік және параметрлік емес бағалау арқылы сенімділік деректерін талдау әдістерін ұсынады, соның ішінде болашақ, кездейсоқ шамаларды болжау (болжамдық аралықтар).