("Хи-квадра́т" распределе́ние)
с f степенями свободы, распределение вероятностей суммы квадратов
χ2 = X12+...+Xf2,
независимых случайных величин
X1,...,
Xf, подчиняющихся нормальному распределению (См.
Нормальное распределение) с нулевым математическим ожиданием и единичной дисперсией. Функция "Х.-к." р. выражается интегралом
,
Первые три
Момента (математическое ожидание дисперсия и третий центральный момент) суммы χ
2 равны соответственно
f, 2
f, 8
f. Сумма двух независимых случайных величин χ
12 и χ
22, с
f1 и
f2 степенями свободы подчиняется "Х.-к." р. с
f1 + f2 степенями свободы.
.
Если количество слагаемых
f суммы χ
2 неограниченно увеличивается, то согласно центральной предельной теореме (См.
Предельные теоремы)
распределение нормированного отношения
сходится к стандартному нормальному распределению:
,
где
.
Следствием этого факта является другое предельное соотношение, удобное для вычисления Ff (x) при больших значениях f:
В математической статистике "Х.-к." р. используется для построения интервальных оценок и статистических критериев. Если Y1,..., Yn - случайные величины, представляющие собой результаты независимых измерений неизвестной постоянной а, причём ошибки измерений Yi - а независимы, распределены одинаково нормально и
Е (Yi - a) = 0, Е (Yi - а)2 = σ2,
то статистическая оценка неизвестной дисперсии σ2 выражается формулой
,
где
,
.
Отношение S2/σ2 подчиняется "Х.-к." р. с f = n - 1 степенями свободы. Пусть x1 и x2 - положительные числа, являющиеся решениями уравнений Ff (x1) = α/2 и Ff (x2) = 1 - α/2 [α - заданное число из интервала (0, 1/2)]. В таком случае
Р {х1 < S2/σ2 < x2) = Р {S2/x2 < σ2 < S2/x1} = 1-α.
Интервал (S2/x1, S2/x2) называют доверительным интервалом для σ2, соответствующим коэффициенту доверия 1 - α. Такой способ построения интервальной оценки для σ2 часто применяется с целью проверки гипотезы, согласно которой σ2 = σ02(σ02 - заданное число): если σ02 принадлежит указанному доверительному интервалу, то делается заключение, что результаты измерений не противоречат гипотезе σ2 = σ02. Если же
σ02 ≤ S2/x2 или σ02 ≥ S2/x1,
то нужно считать, что σ
2 > σ
02 или σ
2 < σ
02 соответственно. Такому критерию отвечает
Значимости уровень, равный α.
Лит.: Крамер Г., Математические методы статистики, пер. с англ., 2 изд., М., 1975.
Л. Н. Большев.