確率変数 $x$ の標本平均値を $\bar{x}$,標本不偏分散を $U$,母平均値を $\mu$ としたとき, \[ t = \frac{\bar{x}-\mu}{\sqrt{U\ /\ n}} \] が,自由度 $\phi = n - 1$ の $t$ 分布に従うことを,20 世紀はじめに“Student”(W. S. ゴセットのペンネーム)が報告した。 \[ f_\phi(t) = \frac{1}{\sqrt{\phi}\ B(\phi\ /\ 2, 1\ /\ 2)}\left( 1+\frac{t^2}{\phi} \right)^{-(\phi+1)\ /\ 2} \] $B ( \lambda_{1}, \lambda_{2} )$ はベータ関数である。
図 1.$t$ 分布の概形 |
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自由度が $1$ のときはコーシー分布なので平均値は定義できないが,自由度が $2$ 以上のときの平均 $E ( t )$ は \[ E(t)=0 \] である。
自由度が無限大のとき,$t$ 分布は正規分布になる。
演習問題:
応用問題: