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정규모집단 N(μ, σ2)에서 추출한 확률표본 X1, X2, …, Xn… | [사회조사분석사 2급 필기] 13년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[사회조사분석사 2급 필기] 13년 2회차

정규모집단 N(μ, σ2)에서 추출한 확률표본 X1, X2, …, Xn의 표본분산 S2=1n−1∑i=1n(xi−x‾)2S^2 = \dfrac{1}{n-1}\sum_{i=1}^{n}(x_i - \overline{x})^2 에 대한 설명으로 옳은 것은?

1
S2 은 σ2의 불편추정량이다.
2
S는 σ2 의 불편추정량이다.
3
S2은 카이제곱분포를 따른다.
4
S2 의 기댓값은 σ2/n 이다.
해설

분모를 n−1n-1로 잡은 표본분산은 모분산 σ2\sigma^2의 불편추정량이다.

표본분산이 S2=1n−1∑i=1n(xi−x‾)2S^2 = \dfrac{1}{n-1}\sum_{i=1}^{n}(x_i - \overline{x})^2로 정의되는 이유가 바로 여기에 있다. 편차를 표본평균 기준으로 계산하면 자유도가 하나 줄어드는데, nn 대신 n−1n-1로 나눠 이를 보정하면 E(S2)=σ2E(S^2) = \sigma^2이 성립한다.

나머지 진술은 다음과 같이 어긋난다.

  • SS가 σ2\sigma^2의 불편추정량이라는 진술은 차원부터 맞지 않는다. 제곱근은 비선형 변환이라 E(S)≠σE(S) \neq \sigma이며, σ2\sigma^2의 불편추정량은 더욱 아니다.
  • 카이제곱분포를 따르는 것은 S2S^2 자체가 아니라 (n−1)S2σ2\dfrac{(n-1)S^2}{\sigma^2}이며, 자유도는 n−1n-1이다.
  • S2S^2의 기댓값은 σ2\sigma^2이다. σ2n\dfrac{\sigma^2}{n}은 표본평균 X‾\overline{X}의 분산이지 표본분산의 기댓값이 아니다.

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