9.6
Let be a random sample from a distribution that is 1. Find a best test of the simple hypothesis against the alternative simple hypothesis .
Answer
Untuk , fungsi likelihood adalah:
Untuk , fungsi likelihood adalah:
Berdasarkan Neyman-Pearson Theorem, best critical region didefinisikan oleh:
Perhatikan bahwa:
Ingat bahwa adalah suatu konstanta positif. Misalkan . Dapat diperoleh:
Karena koefisien dari dan keduanya positif, critical region dapat ditulis sebagai:
untuk suatu konstanta positif dengan .
Best test untuk hipotesis yang diberikan adalah tolak jika .
9.10
Let denote a random sample of size from a Poisson distribution with mean . Show that the critical region defined by is a best critical region for testing against . Determine, for this test, the significance level and power at .
Jawab
Diketahui pmf dari distribusi Poisson adalah
Fungsi likelihood untuk sampel adalah:
Untuk :
Untuk :
Sehingga diperoleh
Berdasarkan Neyman-Pearson Theorem, best critical region didefinisikan oleh:
Karena adalah konstanta positif critical region berbentuk untuk suatu konstanta , artinya, adalah best critical region.
Di bawah , sehingga
Di bawah , . Misal ,sehingga
Critical region adalah best critical region dengan significane level dan power
9.12
Let have a p.d.f. of the form , , zero elsewhere. Let denote the order statistics of a random sample of size from this distribution. Let the observed value of be . We reject and accept if either or . Find the power function , , of the test.
Answer
Diketahui berasal dari distribusi uniform . CDF-nya adalah untuk .
CDF dari statistik terurut terbesar, , dari sampel ukuran adalah:
Daerah penolakan adalah .
Kasus 1:
- , karena . Jadi, .
Kasus 2:
- .
- , karena . Jadi, .
Kasus 3:
- .
- . Jadi, .
Menggabungkan semua kasus, fungsi power adalah:
Fungsi power dari tes tersebut adalah .
9.14
Consider the two normal distributions and . Let . Let and denote the observed means of two independent random samples, each of size , from these two distributions. We reject and accept if and only if . If is the power function of this test, find and so that and , approximately.
Answer
Diketahui dan .
Misalkan . Karena dan independen, berdistribusi normal dengan:
- Sehingga, .
Fungsi power dari tes yang menolak jika adalah: dimana .
Diberikan dua kondisi:
-
.
Dari tabel normal standar, .
Maka, (1)
-
.
.
Dari tabel, nilai z yang sesuai adalah .
Maka, (2)
Substitusikan (1) ke dalam (2):
Karena harus bilangan bulat, dapat dibulatkan ke atas menjadi .
Lalu, dapat dicari menggunakan dalam persamaan (1):
Nilai dan yang memenuhi adalah dan .
9.18
Let denote a random sample from a normal distribution . Find the sample size and a uniformly most powerful test of against with power function so that approximately and .
Answer
Diketahui , sehingga mean sampel .
Berdasarkan Teorema Karlin-Rubin (karena keluarga distribusi normal memiliki Monotone Likelihood Ration (mlr)), uniformly most powerful test adalah dengan menolak jika statistik cukup kurang dari suatu nilai kritis .
Bentuk tes UMP: Tolak jika .
Fungsi power adalah: dimana adalah CDF dari distribusi normal standar.
Diberikan dua kondisi:
-
(tingkat signifikansi ).
.
Dari tabel normal, .
Maka, (1)
-
.
.
Dari tabel normal, .
Maka, (2)
Sehingga dapat diperoleh
Karena harus bilangan bulat, kita bulatkan ke atas menjadi .
Cari nilai menggunakan dalam persamaan (2):
Ukuran sampel yang dibutuhkan adalah , dan tes UMP adalah .
9.21
Let be a random sample from a distribution with pdf , zero elsewhere, where . Find a sufficient statistic for and show that a uniformly most powerful test of against is based on this statistic.
Jawab
Fungsi likelihood untuk sampel adalah:
Log-likelihood:
Note
Untuk mencari UMPT, perlu dicari UMP Critical Region, perlu dicari Best Critical Region menggunakan Neyman-Pearson Theorem. Selain itu, dari Hogg&Craig ed8,
Perhatikan bahwa berdasarkan Neyman Theorem, adalah statistik cukup untuk dengan:
Misalkan . Rasio likelihood adalah:
Rasio log:
Lalu:
- Karena , maka .
- Karena negatif untuk , maka
- Perhatikan bahwa meningkat ketika semakin negatif
- Karena maka meningkat ketika mengecil ( mengecil maka membesar)
- Sehingga, , best critical region adalah untuk suatu konstanta
Karena bentuk critical region sama untuk semua (hanya konstanta yang berbeda, tergantung pada significance level), maka test yang menolak ketika adalah uniformly most powerful test.
Statistik cukup untuk adalah . UMPT untuk melawan yang berkaitan dengan adalah menolak ketika untuk suatu konstanta .
9.28
Let be a random sample from the normal distribution . Show that the likelihood ratio principle for testing , where is specified, against leads to the inequality . Is this a uniformly most powerful test of against ?
Diketahui . Ambil sembarang . Fungsi likelihood untuk sampel adalah:
Sehingga diperoleh MLE dan:
Likelihood ratio-nya adalah:
Perhatikan bahwa:
Sehingga:
Ambil sembarang konstanta positif. Dapat diperoleh
dimana
Test ini bukan UMPT, karena UMPT didefiniskan untuk composite hypothesis, sementara yang diberikan adalah simple hypothesis.
Terbukti . Tetapi, test ini bukan UMPT karena adalah composite hypothesis.
9.29
Let be a random sample from the normal distribution .
Show that the likelihood ratio principle for testing specified, and specified, against , unspecified, leads to a test that rejects when or , where are selected appropriately
Diketahui . Fungsi likelihood untuk sampel adalah:
Di bawah : (specified), unspecified.
Untuk memaksimumkan , cari dengan:
Sehingga:
Di bawah : dan keduanya unspecified.
Untuk memaksimumkan :
Sehingga:
Likelihood ratio adalah:
Misalkan . Maka:
Test menolak ketika untuk konstanta .
Perhatikan bahwa adalah fungsi dari . Fungsi mencapai maksimum ketika dan menurun ketika menjauh dari (baik lebih kecil atau lebih besar).
Karena ekuivalen dengan atau untuk konstanta yang dipilih sesuai dengan tingkat signifikansi.
Test menolak ketika dimana dipilih sesuai tingkat signifikansi.
9.32
Let be the order statistics of a random sample of size from a distribution with p.d.f. , , for all real .
Find the likelihood ratio test for testing against .
Fungsi likelihood untuk sampel adalah:
Untuk memaksimumkan , perlu meminimumkan . Diketahui bahwa median sampel meminimumkan jumlah deviasi absolut. Untuk , median adalah .
Sehingga (statistik terurut ketiga).
Di bawah :
Di bawah : unspecified
Likelihood ratio adalah:
Perhatikan bahwa:
Likelihood ratio test adalah
9.34
A random sample arises from a distribution given by
\begin{align} H_{0} & : f(x;\theta) = \frac{1}{\theta} & 0<x< \theta ,\quad 0 \text{ elsewhere} \\ H_{1} & : f(x;\theta) = \frac{1}{\theta} e^{x/\theta} & 0<x< \theta ,\quad 0 \text{ elsewhere} \end{align}
Determine the likelihood ratio test associated with the test of against .
Di bawah : untuk (distribusi uniform)
Untuk memaksimumkan , pilih sekecil mungkin, yaitu .
Sehingga:
Di bawah : untuk (distribusi eksponensial)
Fungsi likelihood:
Untuk memaksimumkan:
Sehingga:
Likelihood ratio adalah:
Likelihood ratio test adalah dimana .
9.47
Consider a random sample from a distribution with pdf , zero elsewhere, where .
- Find the form of the uniformly most powerful test of against .
- What is the likelihood ratio for for testing against ?
9.47.1
Fungsi likelihood untuk sampel adalah:
Misalkan . Rasio likelihood adalah:
Karena , maka . Untuk , kita memiliki sehingga .
Rasio likelihood meningkat ketika meningkat (menjadi kurang negatif), yang terjadi ketika meningkat.
Oleh karena itu, untuk setiap , best critical region adalah: untuk suatu konstanta .
UMPT untuk versus adalah:
9.47.2
Untuk :
Sehingga:
Likelihood maksimum:
Likelihood ratio adalah:
