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카이제곱분포

수학 & 통계 > 수리통계1 > 확률분포 정리 > 카이제곱분포

개요

\dfrac{(n-1)s^2}{\sigma^2}\sim \chi^2(r)
  • k개의 서로 다른 표준정규분포를 각각 제곱한 뒤 더해 얻어지는 분포
  • 이때 k를 자유도라고 하며, 매개변수(파라미터)가 된다고 할 수 있다.
  • 신뢰구간, 가설검정에 자주 사용한다.
U = \sum_{i=1}^{v}~{Z_i}^2

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기본적으로 카이제곱분포는 감마분포의 변형이라고 할 수 있다.

f_u(U)~=~~ \dfrac {1}{2~\raisebox{0.9em} {$\textstyle \frac{v}{2} $} ~\Gamma(\frac{v}{2})} \kern{5pt} x~\raisebox{0.9em} {$\textstyle \frac{v}{2} \scriptstyle -1 $} e~\raisebox{0.9em} {$\scriptstyle - \textstyle \frac{x}{2} $}

MGF

감마분포의 MGF를 이용해서 먼저 MGF를 구한다.

M(t) = (1-2t)^{\large-\frac{t}{2}}

1차 적률 = 평균

\dfrac{d}{dt}~M(t)~ \biggr\rvert_{t=0} = -\dfrac{v}{2}\cdot (1-2t)^{-\scriptsize\dfrac{v}{2}-1} \cdot (-2)~ \biggr\rvert_{t=0}~=~v
E(X) = v

2차 적률과 분산

\begin{align*} \dfrac{d^2}{dt^2}~M(t)~ \biggr\rvert_{t=0} ~&=~ v\cdot \{-\dfrac{v}{2}-1\} (1-2t)^{-\normalsize\frac{v}{2}\scriptsize-2} \cdot (-2)~ \biggr\rvert_{t=0} \\[20pt] &=~v(v+2) = v^2 + 2v \end{align*}
Var(X) = v^2 + 2v - v^2 = 2v