\mu의 신뢰구간
\begin{align*}
&P\big(L(\underline{X}) < \mu
< U(\underline{X}) \big) = 1-\alpha.
\\[10pt]
&\hat\mu = \overline{X}. \kern{10pt}
X_i \sim N(\mu,~100). \kern{10pt}
\text{i.i.d}
\\[25pt]
&P\big(a < \hat\mu <b \big) =
P\bigg({a-\mu \over 4/\sqrt{5}} <
{\overline{X}-\mu \over 4/\sqrt{5}} <
{b-\mu \over 4/\sqrt{5}} \bigg)
\\[20pt]
&=P\bigg(
-Z_{0.025} < {\mu-\overline{X} \over 4/\sqrt{5}}
< Z_{0.025} \bigg)
\\[20pt]
&=P\bigg(
\overline{X}-Z_{0.025} \cdot{\sqrt{5}\over 4}
< \mu <
\overline{X} + Z_{0.025}\cdot{\sqrt{5}\over 4} \bigg)
\end{align*}
\bigg(
\overline{X}+Z_{0.025} \cdot{\sqrt{5}\over 4}
\bigg) -
\bigg(\overline{X}-Z_{0.025} \cdot{\sqrt{5}\over 4}
\bigg)
\\[15pt]
= Z_{0.025} \cdot{\sqrt{5}\over 4} \times 2
= 1.96 \cdot{\sqrt{5}\over 4}
= 1.096
m의 신뢰구간
여기서는 X_{(i)} = Y_i라고 놓자.
\begin{align*}
&P(Y_{1} < m < Y_{4}) =
P(m \le Y_4) - P(m \le Y_1)
\\[10pt]
&= \sum_{x=1}^{3} \binom{4}{x}
\bigg({1 \over 2}\bigg)^4
= {1 \over 16} \sum_{x=1}^{3} \binom{4}{x}
\\[15pt]
&= {1 \over 16}~(4 + 6 + 4)
= {14 \over 16} = 0.875
\end{align*}
비교
- \mu의 95% 신뢰구간 : 1.096
- m의 95% 신뢰구간 : 0.875
따라서 \mu가 m보다 더 짧다.
\mu는 모수추정인 반면, m은 기본적으로 비모수 추정이기 때문에
더 신뢰구간이 길 수밖에 없다.