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Distribution F

En théorie des probabilités et en statistique , la distribution F ou F -ratio , également connue sous le nom de distribution F de Snedecor ou distribution Fisher-Snedecor (d'apr...

En théorie des probabilités et en statistique , la distribution F ou F -ratio , également connue sous le nom de distribution F de Snedecor ou distribution Fisher-Snedecor (d'après Ronald Fisher et George W. Snedecor ), est une distribution de probabilité continue qui apparaît fréquemment comme la distribution nulle d'une statistique de test , notamment dans l' analyse de la variance (ANOVA) et d'autres tests F. [

Définition

La distribution F avec d 1 et d 2 degrés de liberté est la distribution de

où et sont des variables aléatoires indépendantes avec des distributions du chi carré avec des degrés de liberté respectifs et .

On peut montrer que la fonction de densité de probabilité (pdf) pour X est donnée par

pour x réel > 0. Voici la fonction bêta . Dans de nombreuses applications, les paramètres d 1 et d 2 sont des entiers positifs , mais la distribution est bien définie pour les valeurs réelles positives de ces paramètres.

La fonction de distribution cumulative est

I est la fonction bêta incomplète régularisée .

L'espérance, la variance et d'autres détails sur F( d 1 , d 2 ) sont donnés dans l'encadré ; pour d 2 > 8, l' excès de kurtosis est

Le k -ième moment d'une distribution F( d 1 , d 2 ) existe et est fini uniquement lorsque 2 k < d 2 et il est égal à

La distribution F est une paramétrisation particulière de la distribution bêta premier , également appelée distribution bêta de deuxième espèce.

La fonction caractéristique est répertoriée de manière incorrecte dans de nombreuses références standard (par exemple, ). L'expression correcte est

U ( a , b , z ) est la fonction hypergéométrique confluente de seconde espèce.

Caractérisation

Une variable aléatoire de la distribution F avec les paramètres et apparaît comme le rapport de deux variables chi-carré correctement mises à l'échelle :

Dans les cas où la distribution F est utilisée, par exemple dans l' analyse de la variance , l'indépendance de et peut être démontrée en appliquant le théorème de Cochran .

De manière équivalente, puisque la distribution du chi carré est la somme de variables aléatoires normales standard indépendantes , la variable aléatoire de la distribution F peut également s'écrire

où et , est la somme des carrés des variables aléatoires de la distribution normale et est la somme des carrés des variables aléatoires de la distribution normale .

Dans un contexte fréquentiste , une distribution F échelonnée donne donc la probabilité , la distribution F elle-même, sans aucune mise à l'échelle, s'appliquant où est prise égale à . C'est le contexte dans lequel la distribution F apparaît le plus généralement dans les tests F : où l'hypothèse nulle est que deux variances normales indépendantes sont égales, et les sommes observées de quelques carrés convenablement sélectionnés sont ensuite examinées pour voir si leur rapport est significativement incompatible avec cette hypothèse nulle.

La quantité a la même distribution dans les statistiques bayésiennes, si une loi a priori de Jeffreys non informative et invariante par rééchelonnement est prise pour les probabilités a priori de et . Dans ce contexte, une distribution F mise à l'échelle donne ainsi la probabilité postérieure , où les sommes observées et sont maintenant considérées comme connues.

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