两个样本卡方检验


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这个问题来自范德法特(Van der Vaart)的书《渐近统计》(渐近统计)。253.#3:

假设和是具有参数和独立多项式向量。在零假设下表明XmYn(m,a1,…,ak)(n,b1,…,bk)ai=bi

∑i=1k(Xm,i−mc^i)2mc^i+∑i=1k(Yn,i−nc^i)2nc^i
具有分布。其中。Ç我 = (X 米,我 + ÿ Ñ ,我)/(米+ Ñ )χk−12c^i=(Xm,i+Yn,i)/(m+n)

我需要一些入门帮助。这里的策略是什么?我能够将两个求和数合并为:

∑i=1k(mYn,i−nXm,i)2mn(m+n)c^i

但与CLT,因为它的加权组合这不会工作Xm和Yn。不确定这是否是正确的路径。有什么建议么?

编辑:如果m=n则很容易,因为我们得到

mYn−nXmmn(m+n)=Yn−Xm(m+n)

其中分子可以看作是多项式变量的差之和,因此我们可以应用CLT,然后使用同一章的定理17.2结束它。但是,我无法弄清楚如何在这种情况下使用不同的样本量来解决这个问题。有什么帮助吗?(1,a1,…,ak)

链接到van der Vaart的 Google图书的第17章

Answers:


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首先是一些符号。令和表示与相关的分类序列和,即。令。考虑二元化 其中是克罗内克的三角洲。所以我们有{ Y t } 1 ,… ,n X m Y nPr { X t =i } =ai,Pr { Y t =i } =biN=n+m X * 一世{Xt}1,…,m{Yt}1,…,nXmYnPr{Xt=i}=ai,Pr{Yt=i}=biN=n+mδ我,Ĵ≡1我=ĴX米,i=N∑t=1X*t,

Xi∗=(X1,i∗,…,XN,i∗)=(δi,X1,…,δi,Xn,0,…,0)Yi∗=(Y1,i∗,…,YN,i∗)=(0,…,0,δi,Y1,…,δi,Yn)
δi,j≡1i=j
Xm,i=∑t=1NXt,i∗=∑t=1mδi,XtYn,i=∑t=1NYt,i∗=∑t=1nδi,Yt

现在我们开始证明。首先,我们将检验统计量的两个合计相结合。请注意, 因此我们可以将测试统计信息写为小号

Xm,i−mc^i=(n+m)Xm,i−m(Xm,i+Yn,i)n+m=nXm,i−mYn,in+mYn,i−nc^i=(n+m)Yn,i−n(Xm,i+Yn,i)n+m=mYn,i−nXm,in+m
S=∑i=1k(Xm,i−mc^i)2mc^i+∑i=1k(Yn,i−nc^i)2nc^i=∑i=1k(nXm,i−mYn,i)2(n+m)2mc^i+∑i=1k(nXm,i−mYn,i)2(n+m)2nc^i=∑i=1k(nXm,i−mYn,i)2nm(n+m)c^i

接下来注意, 与以下属性

nXm,i−mYn,i=∑t=1NnXt,i∗−mYt,i∗=Zi
E[Zi]=nE[Xm,i]−mE[Yn,i]=nmai−nmai=0Var[Zi]=Var[nXm,i−mYn,i]=n2Var[Xm,i]−m2Var[Yn,i]Note Xm,i and Yn,i are independent=n2mai(1−ai)+m2nai(1−ai)=nm(n+m)ai(1−ai)Cov[Zi,Zj]=E[ZiZj]−E[Zi]E[Zj]=E[(nXm,i−mYn,i)(nXm,j−mYn,j)]=n2(−maiaj+m2aiaj)−2n2m2aiaj+m2(−naiaj+n2aiaj)=−nm(n+m)aiaj

因此,通过多元CLT,我们有,其中的的第i个元素,。由于通过Slutsky,我们有其中是单位矩阵,(我,Ĵ)Σσ我Ĵ=一个我(δ我Ĵ-

1nm(n+m)Z=nXm−mYnnm(n+m)→DN(0,Σ)
(i,j)Σσij=ai(δij−aj)c^=(c^1,…,c^k)→p(a1,…,ak)=a
nXm−mYnnm(n+m)c^→DN(0,Ik−aa′)
Ikk×ka=(a1,…,ak)。由于具有乘数1的特征值0和乘数特征值1(通过连续映射定理(或参见范德瓦尔特的引理17.1,定理17.2)有ķ-1 ķ Σ我=1(Ñ X 米,我 -米 ÿ Ñ ,我)2Ik−aa′k−1
∑i=1k(nXm,i−mYn,i)2nm(n+m)c^i→Dχk−12
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