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Chi-Quadrat-Test

Es ist zu prüfen, ob eine Zufallsgröße einer Normalverteilung genügt. Daher wird der Wertebereich von in Klassen eingeteilt und die obere Grenze der -ten Klasse mit bezeichnet. Die ,,theoretische`` Wahrscheinlichkeit, daß in die -te Klasse fällt, sei , d.h., es gilt
(16.134a)

wobei die Verteilungsfunktion von ist ( ist die untere Grenze der 1. Klasse mit ). Da normalverteilt sein soll, muß
(16.134b)

sein. Mit ist die Verteilungsfunktion der normierten GAUSSschen Normalverteilung bezeichnet. Die Parameter und der Grundgesamtheit sind in der Regel nicht bekannt. Deshalb werden und als Näherungswerte einer Stichprobe verwendet.

Wurde der Grundgesamtheit eine Stichprobe () vom Umfang entnommen und deren Häufigkeit bezüglich der oben festgelegten Klasseneinteilung ermittelt, dann genügt die Zufallsgröße

(16.134c)

näherungsweise einer -Verteilung mit Freiheitsgraden. Dazu ist notwendig, daß gilt, was durch Zusammenfassen einiger Klassen erreicht werden kann.

Die Prüfung auf Normalverteilung (man spricht auch von -Anpassungstest ) besteht darin, daß man nach Vorgabe einer statistischen Sicherheit oder Irrtumswahrscheinlichkeit das Quantil der Tabelle Chi-Quadrat-Verteilung entnimmt, für das gilt. Ergibt sich für den nach (16.134c) ermittelten speziellen Wert

(16.134d)

dann besteht kein Widerspruch zu der Annahme, daß die Stichprobe aus einer Grundgesamtheit stammt, die normalverteilt ist.

Beispiel

Dem folgenden -Test liegen die Zahlenwerte einer Stichprobe mit einem Umfang von Messungen zu Grunde aus der der Mittelwert und die Streuung ermittelt worden sind. Diese Werte werden als Schätzwerte für die unbekannten Parameter und der Grundgesamtheit verwendet. Damit kann die Testgröße gemäß (16.134c) unter Beachtung von (16.134a) und (16.134b), wie in der folgenden, Tabelle dargestellt, ermittelt werden.

Tabelle Beispiel zum -Test
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Aus der letzten Spalte folgt . Wegen der Forderung reduziert sich die Anzahl der Klassen von auf . Da zur Berechnung der theoretischen Häufigkeit die beiden Schätzwerte und der Stichprobe an Stelle von und der Grundgesamtheit verwendet werden, verringert sich die Anzahl der Freiheitsgrade der betreffenden -Verteilung um weitere zwei. Damit muß als kritischer Wert das Quantil verwendet werden. Für erhält man aus der Tabelle -Verteilung , so daß wegen kein Widerspruch zu der Annahme besteht, daß die Grundgesamtheit normalverteilt ist.