В статистика , особенно в проверка гипотезы , то Хотеллинга Т -квадратное распределение  (Т 2  ), предложено Гарольд Хотеллинг ,[1]   это многомерное распределение вероятностей  это тесно связано с F -распределение  и наиболее примечателен тем, что возникает как распределение набора статистика выборки  которые являются естественным обобщением статистики, лежащей в основе Студенты т -распределение .
В Хотеллинга т -квадратная статистика  (т 2  ) является обобщением Студенты т -статистический  что используется в многомерный  проверка гипотезы .[2] 
Распределение  
Мотивация Распределение возникает в многомерная статистика  в начинании тесты  различий между (многомерными) средними для разных популяций, где тесты для одномерных задач будут использовать т -тест Дистрибутив назван в честь Гарольд Хотеллинг , который разработал его как обобщение студенческого т -распределение.[1] 
Определение Если вектор                     d       { displaystyle d}      является Многомерное распределение по Гауссу  с нулевым средним и единицей измерения ковариационная матрица                       N         (                               0                        п           ,                               я                        п             ,             п           )       { Displaystyle N ( mathbf {0} _ {p},  mathbf {I} _ {p, p})}      и                     M       { displaystyle M}      это                     п         ×         п       { displaystyle p  times p}     матрица с единицей масштабная матрица  и м  степени свободы  с Распределение Уишарта                      W         (                               я                        п             ,             п           ,         м         )       { Displaystyle W ( mathbf {I} _ {p, p}, m)}    , то Квадратичная форма                      м                   d                       Т                     M                       −             1           d       { displaystyle md ^ {T} M ^ {- 1} d}     имеет распределение Хотеллинга,                               Т                       2           (         п         ,         м         )       { Displaystyle Т ^ {2} (п, м)}    , с параметром                     п       { displaystyle p}     и                     м       { displaystyle m}    .[3] 
Если случайная величина Икс  имеет Хотеллинг Т -квадратное распределение,                     Икс         ∼                   Т                       п             ,             м                        2         { displaystyle X  sim T_ {p, m} ^ {2}}    , тогда:[1] 
                                                        м               −               п               +               1                            п               м            Икс         ∼                   F                       п             ,             м             −             п             +             1         { displaystyle { frac {m-p + 1} {pm}} X  sim F_ {p, m-p + 1}}   куда                               F                       п             ,             м             −             п             +             1         { displaystyle F_ {p, m-p + 1}}     это F -распределение  с параметрами п  и м − п + 1 .
Прогнозирование статистики t-квадрат  
Позволять                                                                         Σ                ^          { Displaystyle { шляпа { mathbf { Sigma}}}}     быть выборочная ковариация :
                                                                        Σ                ^            =                               1                           п               −               1                      ∑                       я             =             1                        п           (                               Икс                        я           −                                             Икс              ¯           )         (                               Икс                        я           −                                             Икс              ¯                     )           ′        { displaystyle { hat { mathbf { Sigma}}} = { frac {1} {n-1}}  sum _ {i = 1} ^ {n} ( mathbf {x} _ {i} - { overline { mathbf {x}}}) ( mathbf {x} _ {i} - { overline { mathbf {x}}}) '}   где мы обозначаем транспонировать  по апостроф . Можно показать, что                                                                         Σ                ^          { Displaystyle { шляпа { mathbf { Sigma}}}}     это положительный (полу) определенный  матрица и                     (         п         −         1         )                                                             Σ                ^          { Displaystyle (п-1) { шляпа { mathbf { Sigma}}}}     следует за п -variate Распределение Уишарта  с п −1 степени свободы.[4]   Примерная ковариационная матрица среднего значения имеет вид                                                                                           Σ                  ^                                                        Икс                ¯            =                                                             Σ                ^                      /          п       { Displaystyle { шляпа { mathbf { Sigma}}} _ { overline { mathbf {x}}} = { шляпа { mathbf { Sigma}}} / п}    .[требуется разъяснение  ] 
В Хотеллинга т -квадратная статистика  тогда определяется как:[5] 
                              т                       2           =         (                                             Икс              ¯           −                   μ                    )           ′                                                                                Σ                  ^                                                        Икс                ¯                         −             1           (                                             Икс              ¯           −                               μ           )         ,       { displaystyle t ^ {2} = ({ overline { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mu}}) '{ hat { mathbf { Sigma}}} _ { overline { mathbf {x}}} ^ {- 1} ({ overline { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mathbf { mu}}}),}   который пропорционален расстояние  между выборочным средним и                               μ        { displaystyle { boldsymbol { mu}}}    . Из-за этого следует ожидать, что статистика будет принимать низкие значения, если                                                         Икс              ¯           ≅                   μ        { displaystyle { overline { mathbf {x}}}  cong { boldsymbol { mu}}}    , и высокие значения, если они разные.
От распределение ,
                              т                       2           ∼                   Т                       п             ,             п             −             1                        2           =                                             п               (               п               −               1               )                            п               −               п                      F                       п             ,             п             −             п           ,       { displaystyle t ^ {2}  sim T_ {p, n-1} ^ {2} = { frac {p (n-1)} {n-p}} F_ {p, n-p},}   куда                               F                       п             ,             п             −             п         { displaystyle F_ {p, n-p}}     это F -распределение  с параметрами п  и п  − п . Чтобы рассчитать п -ценить  (не связано с п  здесь переменная), обратите внимание, что распределение                               т                       2         { displaystyle t ^ {2}}     эквивалентно означает, что 
                                                        п               −               п                            п               (               п               −               1               )                      т                       2           ∼                   F                       п             ,             п             −             п           .       { displaystyle { frac {n-p} {p (n-1)}} t ^ {2}  sim F_ {p, n-p}.}   Затем используйте количество слева, чтобы оценить п -значение, соответствующее образцу, которое происходит от F -распределение. А область доверия  также может быть определено с использованием аналогичной логики.
Мотивация Позволять                                                         N                         п           (                   μ          ,                               Σ           )       { displaystyle { mathcal {N}} _ {p} ({ boldsymbol { mu}}, { mathbf { Sigma}})}     обозначить п -вариантное нормальное распределение  с место расположения                                μ        { displaystyle { boldsymbol { mu}}}     и известный ковариация                                            Σ         { Displaystyle { mathbf { Sigma}}}    . Позволять
                                                        Икс                         1           ,         …         ,                                             Икс                         п           ∼                                             N                         п           (                   μ          ,                               Σ           )       { displaystyle { mathbf {x}} _ {1},  dots, { mathbf {x}} _ {n}  sim { mathcal {N}} _ {p} ({ boldsymbol { mu} }, { mathbf { Sigma}})}   быть п  независимые одинаково распределенные (iid) случайные переменные , который можно представить как                     п         ×         1       { displaystyle p  times 1}     векторы-столбцы действительных чисел. Определять
                                                        Икс              ¯           =                                                                               Икс                                    1                 +               ⋯               +                                                 Икс                                    п                п         { displaystyle { overline { mathbf {x}}} = { frac { mathbf {x} _ {1} +  cdots +  mathbf {x} _ {n}} {n}}}   быть выборочное среднее  с ковариацией                                                         Σ                                                                         Икс                  ¯             =                               Σ                     /          п       { Displaystyle { mathbf { Sigma}} _ { bar { mathbf {x}}} = { mathbf { Sigma}} / n}    . Можно показать, что
                    (                                                             Икс                ¯            −                   μ                    )           ′                                              Σ                                                                         Икс                  ¯                          −             1           (                                                             Икс                ¯            −                               μ           )         ∼                   χ                       п                        2           ,       { displaystyle ({ bar { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mu}}) '{ mathbf { Sigma}} _ { bar { mathbf {x}}} ^ {- 1 } ({ bar { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mathbf { mu}}})  sim  chi _ {p} ^ {2},}   куда                               χ                       п                        2         { displaystyle  chi _ {p} ^ {2}}     это распределение хи-квадрат  с п  степени свободы.[6] 
Доказательство  — 
Чтобы показать это, используйте тот факт, что                                                         Икс              ¯           ∼                                             N                         п           (                   μ          ,                               Σ                     /          п         )       { displaystyle { overline { mathbf {x}}}  sim { mathcal {N}} _ {p} ({ boldsymbol { mu}}, { mathbf { Sigma}} / n)}    и получить характеристическая функция  случайной величины                               у          =         (                                                             Икс                ¯            −                   μ                    )           ′                                              Σ                                                                         Икс                  ¯                          −             1           (                                                             Икс                ¯            −                               μ           )         =         (                                                             Икс                ¯            −                   μ                    )           ′          (                               Σ                     /          п                   )                       −             1           (                                                             Икс                ¯            −                               μ           )       { displaystyle  mathbf {y} = ({ bar { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mu}}) '{ mathbf { Sigma}} _ { bar { mathbf {x} }} ^ {- 1} ({ bar { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mathbf { mu}}}) = ({ bar { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mu}}) '({ mathbf { Sigma}} / n) ^ {- 1} ({ bar { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mathbf { mu}}}) }    . Как обычно, пусть                               |          ⋅                   |        { displaystyle |  cdot |}     обозначить детерминант  аргумента, как в                               |                    Σ                    |        { displaystyle | { boldsymbol { Sigma}} |}    .
По определению характеристической функции имеем:[7] 
                                                                                          φ                                                             у                    (                 θ                 )                                                 =                 E                                                    е                                       я                     θ                                           у                    ,                                                                             =                 E                                                    е                                       я                     θ                     (                                                                                             Икс                          ¯                       −                                           μ                                            )                       ′                      (                                                                   Σ                                             /                      п                                           )                                               −                         1                       (                                                                                             Икс                          ¯                       −                                                                   μ                       )                                                                               =                 ∫                                   е                                       я                     θ                     (                                                                                             Икс                          ¯                       −                                           μ                                            )                       ′                      п                                                                                             Σ                                                 −                         1                       (                                                                                             Икс                          ¯                       −                                                                   μ                       )                   (                 2                 π                                   )                                       −                     п                                           /                      2                                     |                                    Σ                                    /                  п                                                       |                                        −                     1                                           /                      2                                                      е                                       −                     (                     1                                           /                      2                     )                     (                                                                                             Икс                          ¯                       −                                           μ                                            )                       ′                      п                                                                   Σ                                                −                         1                       (                                                                                             Икс                          ¯                       −                                           μ                      )                                    d                                   Икс                                       1                   ⋯                 d                                   Икс                                       п             { displaystyle { begin {align}  varphi _ { mathbf {y}} ( theta) & =  operatorname {E} e ^ {i  theta  mathbf {y}},  [5pt] & =  operatorname {E} e ^ {i  theta ({ overline { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mu}}) '({ mathbf { Sigma}} / n) ^ {- 1 } ({ overline { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mathbf { mu}}})}  [5pt] & =  int e ^ {i  theta ({ overline { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mu}}) 'n { mathbf { Sigma}} ^ {- 1} ({ overline { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mathbf {  mu}}})} (2  pi) ^ {- p / 2} | { boldsymbol { Sigma}} / n | ^ {- 1/2} , e ^ {- (1/2) ( { overline { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mu}}) 'n { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1} ({ overline { mathbf {x}}} - {  boldsymbol { mu}})} , dx_ {1}  cdots dx_ {p}  end {align}}}   Внутри интеграла две экспоненты, поэтому, умножая экспоненты, мы складываем показатели вместе, получая:
                                                                                                        =                 ∫                 (                 2                 π                                   )                                       −                     п                                           /                      2                                     |                                    Σ                                    /                  п                                                       |                                        −                     1                                           /                      2                                                      е                                       −                     (                     1                                           /                      2                     )                     (                                                                                             Икс                          ¯                       −                                           μ                                            )                       ′                      п                     (                                                                   Σ                                                −                         1                       −                     2                     я                     θ                                                                   Σ                                                −                         1                       )                     (                                                                                             Икс                          ¯                       −                                           μ                      )                                    d                                   Икс                                       1                   ⋯                 d                                   Икс                                       п             { displaystyle { begin {align} & =  int (2  pi) ^ {- p / 2} | { boldsymbol { Sigma}} / n | ^ {- 1/2} , e ^ {- (1/2) ({ overline { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mu}}) 'n ({ boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1} -2i  theta { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}) ({ overline { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mu}})} , dx_ {1}  cdots dx_ {p}  end {выровнено }}}   Теперь возьмем термин                               |                    Σ                    /          п                               |                        −             1                           /              2         { displaystyle | { boldsymbol { Sigma}} / п | ^ {- 1/2}}     от интеграла, и умножьте все на тождество                     я         =                   |          (                               Σ                        −             1           −         2         я         θ                               Σ                        −             1                     )                       −             1                     /          п                               |                        1                           /              2                    ⋅                            |          (                               Σ                        −             1           −         2         я         θ                               Σ                        −             1                     )                       −             1                     /          п                               |                        −             1                           /              2         { Displaystyle I = | ({ boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1} -2i  theta { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}) ^ {- 1} / n | ^ {1 / 2} ;  cdot ; | ({ boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1} -2i  theta { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}) ^ {- 1} / n | ^ {-1/2}}    , поместив одну из них внутрь интеграла:
                                                                                                        =                                   |                  (                                                       Σ                                        −                     1                   −                 2                 я                 θ                                                       Σ                                        −                     1                                     )                                       −                     1                                     /                  п                                                       |                                        1                                           /                      2                                     |                                    Σ                                    /                  п                                                       |                                        −                     1                                           /                      2                   ∫                 (                 2                 π                                   )                                       −                     п                                           /                      2                                     |                  (                                                       Σ                                        −                     1                   −                 2                 я                 θ                                                       Σ                                        −                     1                                     )                                       −                     1                                     /                  п                                                       |                                        −                     1                                           /                      2                                                      е                                       −                     (                     1                                           /                      2                     )                     п                     (                                                                                             Икс                          ¯                       −                                           μ                                            )                       ′                      (                                                                   Σ                                                −                         1                       −                     2                     я                     θ                                                                   Σ                                                −                         1                       )                     (                                                                                             Икс                          ¯                       −                                           μ                      )                                    d                                   Икс                                       1                   ⋯                 d                                   Икс                                       п             { displaystyle { begin {align} & = | ({ boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1} -2i  theta { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}) ^ {- 1} / n | ^ {1/2} | { boldsymbol { Sigma}} / n | ^ {- 1/2}  int (2  pi) ^ {- p / 2} | ({ boldsymbol { Sigma} } ^ {- 1} -2i  theta { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}) ^ {- 1} / n | ^ {- 1/2} , e ^ {- (1/2) n ({ overline { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mu}}) '({ boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1} -2i  theta { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}) ({ overline { mathbf {x}}} - { boldsymbol { mu}})} , dx_ {1}  cdots dx_ {p}  end {align}}}   Но член внутри интеграла - это в точности функция плотности вероятности многомерное нормальное распределение  с ковариационной матрицей                     (                               Σ                        −             1           −         2         я         θ                               Σ                        −             1                     )                       −             1                     /          п         =                               [                           п               (                                                 Σ                                    −                   1                 −               2               я               θ                                                 Σ                                    −                   1                 )              ]                        −             1         { displaystyle ({ boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1} -2i  theta { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}) ^ {- 1} / n =  left [n ({ boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1} -2i  theta { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1})  right] ^ {- 1}}     и значит                     μ       { displaystyle  mu}    , поэтому при интеграции по всем                               Икс                       1           ,         …         ,                   Икс                       п         { displaystyle x_ {1},  dots, x_ {p}}    , он должен уступить                     1       { displaystyle 1}     согласно аксиомы вероятности .[требуется разъяснение  ]  Таким образом, мы получаем:
                                                                                                        =                                                       |                                           (                                                                         Σ                                                    −                           1                         −                       2                       я                       θ                                                                         Σ                                                    −                           1                                                 )                                                   −                           1                         ⋅                                                                         1                           п                        |                                        1                                           /                      2                                     |                                    Σ                                    /                  п                                                       |                                        −                     1                                           /                      2                                                                               =                                                       |                                           (                                                                         Σ                                                    −                           1                         −                       2                       я                       θ                                                                         Σ                                                    −                           1                                                 )                                                   −                           1                         ⋅                                                                         1                                                       п                          ⋅                                                                         п                         ⋅                                                                         Σ                                                    −                           1                        |                                        1                                           /                      2                                                                               =                                                       |                                                                   [                                                   (                                                                                                                                                       Σ                                                                    −                                   1                               −                           2                           я                           θ                                                                                                                                                       Σ                                                                    −                                   1                               )                                                                                     Σ                            ]                                                −                         1                       |                                        1                                           /                      2                                                                               =                                   |                                                        я                                        п                   −                 2                 я                 θ                                                       я                                        п                                                         |                                        −                     1                                           /                      2             { displaystyle { begin {align} & =  left | ({ boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1} -2i  theta { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}) ^ {- 1 }  cdot { frac {1} {n}}  right | ^ {1/2} | { boldsymbol { Sigma}} / n | ^ {- 1/2}  & =  left | ({  boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1} -2i  theta { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}) ^ {- 1}  cdot { frac {1} { cancel {n}} }  cdot { cancel {n}}  cdot { boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}  right | ^ {1/2}  & =  left |  left [({ cancel {{  boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}}} - 2i  theta { cancel {{ boldsymbol { Sigma}} ^ {- 1}}}) { cancel { boldsymbol { Sigma}}}  right] ^ {- 1}  right | ^ {1/2}  & = |  mathbf {I} _ {p} -2i  theta  mathbf {I} _ {p} | ^ {- 1 / 2}  end {выровнено}}}   куда                               я                       п         { displaystyle I_ {p}}     является единичной матрицей размерности                     п       { displaystyle p}    . Наконец, вычисляя определитель, получаем:
                                                                                                        =                 (                 1                 −                 2                 я                 θ                                   )                                       −                     п                                           /                      2             { displaystyle { begin {align} & = (1-2i  theta) ^ {- p / 2}  end {align}}}   которая является характеристической функцией для распределение хи-квадрат  с                     п       { displaystyle p}     степени свободы.                                                ◼       { Displaystyle ; ; ;  blacksquare}   
Статистика по двум выборкам  
Если                                                         Икс                         1           ,         …         ,                                             Икс                                       п                               Икс             ∼                   N                       п           (                   μ          ,                               V           )       { displaystyle { mathbf {x}} _ {1},  dots, { mathbf {x}} _ {n_ {x}}  sim N_ {p} ({ boldsymbol { mu}}, { mathbf {V}})}     и                                                         у                         1           ,         …         ,                                             у                                       п                               у             ∼                   N                       п           (                   μ          ,                               V           )       { displaystyle { mathbf {y}} _ {1},  dots, { mathbf {y}} _ {n_ {y}}  sim N_ {p} ({ boldsymbol { mu}}, { mathbf {V}})}    , с образцами независимо  взят из двух независимый  многомерные нормальные распределения  с тем же средним значением и ковариацией, и мы определяем
                                                        Икс              ¯           =                               1                           п                               Икс                       ∑                       я             =             1                                      п                               Икс                                   Икс                        я                                                        у              ¯           =                               1                           п                               у                       ∑                       я             =             1                                      п                               у                                   у                        я         { displaystyle { overline { mathbf {x}}} = { frac {1} {n_ {x}}}  sum _ {i = 1} ^ {n_ {x}}  mathbf {x} _ { i}  qquad { overline { mathbf {y}}} = { frac {1} {n_ {y}}}  sum _ {i = 1} ^ {n_ {y}}  mathbf {y} _ {я}}   как означает образец, и
                                                                                          Σ                  ^                                        Икс            =                               1                                           п                                   Икс                 −               1                      ∑                       я             =             1                                      п                               Икс             (                               Икс                        я           −                                             Икс              ¯           )         (                               Икс                        я           −                                             Икс              ¯                     )           ′        { displaystyle { hat { mathbf { Sigma}}} _ { mathbf {x}} = { frac {1} {n_ {x} -1}}  sum _ {i = 1} ^ {n_ {x}} ( mathbf {x} _ {i} - { overline { mathbf {x}}}) ( mathbf {x} _ {i} - { overline { mathbf {x}}}) '}                                                                                             Σ                  ^                                        у            =                               1                                           п                                   у                 −               1                      ∑                       я             =             1                                      п                               у             (                               у                        я           −                                             у              ¯           )         (                               у                        я           −                                             у              ¯                     )           ′        { displaystyle { hat { mathbf { Sigma}}} _ { mathbf {y}} = { frac {1} {n_ {y} -1}}  sum _ {i = 1} ^ {n_ {y}} ( mathbf {y} _ {i} - { overline { mathbf {y}}}) ( mathbf {y} _ {i} - { overline { mathbf {y}}}) '}   как соответствующие выборочные ковариационные матрицы. потом
                                                                        Σ                ^            =                                             (                               п                                   Икс                 −               1               )                                                                                                                   Σ                        ^                                                          Икс                  +               (                               п                                   у                 −               1               )                                                                                                                   Σ                        ^                                                          у                                               п                                   Икс                 +                               п                                   у                 −               2          { displaystyle { hat { mathbf { Sigma}}} = { frac {(n_ {x} -1) { hat { mathbf { Sigma}}} _ { mathbf {x}} + ( n_ {y} -1) { hat { mathbf { Sigma}}} _ { mathbf {y}}} {n_ {x} + n_ {y} -2}}}   беспристрастный объединенная матрица ковариаций  оценка (расширение совокупная дисперсия ).
Наконец, Двухвыборка Хотеллинга т -квадратная статистика  является
                              т                       2           =                                                             п                                   Икс                                 п                                   у                                              п                                   Икс                 +                               п                                   у              (                                             Икс              ¯           −                                             у              ¯                     )           ′                                                                                Σ                  ^                          −             1           (                                             Икс              ¯           −                                             у              ¯           )         ∼                   Т                       2           (         п         ,                   п                       Икс           +                   п                       у           −         2         )       { displaystyle t ^ {2} = { frac {n_ {x} n_ {y}} {n_ {x} + n_ {y}}} ({ overline { mathbf {x}}} - { overline { mathbf {y}}}) '{ hat { mathbf { Sigma}}} ^ {- 1} ({ overline { mathbf {x}}} - { overline { mathbf {y}}) })  sim T ^ {2} (p, n_ {x} + n_ {y} -2)}   Связанные понятия Его можно связать с F-распределением следующим образом:[4] 
                                                                        п                                   Икс                 +                               п                                   у                 −               п               −               1                            (                               п                                   Икс                 +                               п                                   у                 −               2               )               п                      т                       2           ∼         F         (         п         ,                   п                       Икс           +                   п                       у           −         1         −         п         )         .       { displaystyle { frac {n_ {x} + n_ {y} -p-1} {(n_ {x} + n_ {y} -2) p}} t ^ {2}  sim F (p, n_ {x} + n_ {y} -1-p).}   Ненулевое распределение этой статистики - это нецентральное F-распределение  (отношение нецентральный хи-квадрат  случайная величина и независимый центральный Хи-квадрат  случайная переменная) 
                                                                        п                                   Икс                 +                               п                                   у                 −               п               −               1                            (                               п                                   Икс                 +                               п                                   у                 −               2               )               п                      т                       2           ∼         F         (         п         ,                   п                       Икс           +                   п                       у           −         1         −         п         ;         δ         )         ,       { displaystyle { frac {n_ {x} + n_ {y} -p-1} {(n_ {x} + n_ {y} -2) p}} t ^ {2}  sim F (p, n_ {x} + n_ {y} -1-p;  delta),}   с 
                    δ         =                                                             п                                   Икс                                 п                                   у                                              п                                   Икс                 +                               п                                   у                                    ν            ′                                V                        −             1                     ν          ,       { displaystyle  delta = { frac {n_ {x} n_ {y}} {n_ {x} + n_ {y}}} { boldsymbol { nu}} ' mathbf {V} ^ {- 1} { boldsymbol { nu}},}   куда                               ν          =                                             Икс               ¯             −                                     у               ¯          { displaystyle { boldsymbol { nu}} =  mathbf {{ overline {x}} - { overline {y}}}}     - вектор разницы между средними значениями населения.
В случае двух переменных формула красиво упрощается, позволяя понять, как корреляция                     ρ       { displaystyle  rho}    , между переменными влияет                               т                       2         { displaystyle t ^ {2}}    . Если мы определим
                              d                       1           =                                             Икс               ¯                         1           −                                             у               ¯                         1           ,                            d                       2           =                                             Икс               ¯                         2           −                                             у               ¯                         2         { displaystyle d_ {1} = { overline {x}} _ {1} - { overline {y}} _ {1},  qquad d_ {2} = { overline {x}} _ {2} - { overline {y}} _ {2}}   и 
                              s                       1           =                                             W                               11                                s                       2           =                                             W                               22                      ρ         =                   W                       12                     /          (                   s                       1                     s                       2           )         =                   W                       21                     /          (                   s                       1                     s                       2           )       { displaystyle s_ {1} = { sqrt {W_ {11}}}  qquad s_ {2} = { sqrt {W_ {22}}}  qquad  rho = W_ {12} / (s_ {1}) s_ {2}) = W_ {21} / (s_ {1} s_ {2})}   тогда
                              т                       2           =                                                             п                                   Икс                                 п                                   у                              (                               п                                   Икс                 +                               п                                   у                 )               (               1               −                               р                                   2                 )                      [                                                     (                                                                             d                                               1                                             s                                               1                     )                                2               +                                           (                                                                             d                                               2                                             s                                               2                     )                                2               −             2             ρ                           (                                                                     d                                           1                                         s                                           1                   )                            (                                                                     d                                           2                                         s                                           2                   )             ]        { displaystyle t ^ {2} = { frac {n_ {x} n_ {y}} {(n_ {x} + n_ {y}) (1-r ^ {2})}}  left [ left ({ frac {d_ {1}} {s_ {1}}}  right) ^ {2} +  left ({ frac {d_ {2}} {s_ {2}}}  right) ^ {2 } -2  rho  left ({ frac {d_ {1}} {s_ {1}}}  right)  left ({ frac {d_ {2}} {s_ {2}}}  right)  верно]}   Таким образом, если различия в двух строках вектора                     (                                             Икс              ¯           −                                             у              ¯           )       { displaystyle ({ overline { mathbf {x}}} - { overline { mathbf {y}}})}     одного знака, как правило,                               т                       2         { displaystyle t ^ {2}}     становится меньше как                     ρ       { displaystyle  rho}     становится более позитивным. Если различия противоположного знака                               т                       2         { displaystyle t ^ {2}}     становится больше как                     ρ       { displaystyle  rho}     становится более позитивным.
Одномерный частный случай можно найти в T-критерий Велча .
В литературе были предложены более надежные и мощные тесты, чем двухвыборочный тест Хотеллинга, см., Например, тесты на основе расстояния между точками, которые могут применяться также, когда количество переменных сравнимо или даже больше, чем количество испытуемых.[8] [9] 
Смотрите также  
Рекомендации  
^ а   б   c   Хотеллинг, Х.  (1931). «Обобщение коэффициента Стьюдента» . Анналы математической статистики  . 2  (3): 360–378. Дои :10.1214 / aoms / 1177732979  .^   Johnson, R.A .; Wichern, D.W. (2002). Прикладной многомерный статистический анализ . 5 . Зал Прентис. ^   Эрик В. Вайсштейн, MathWorld  ^ а   б   Mardia, K. V .; Kent, J. T .; Бибби, Дж. М. (1979). Многомерный анализ . Академическая пресса. ISBN  978-0-12-471250-8  . ^   «6.5.4.3. Отель Хотеллинга Т  в квадрате " .^   Конец главы 4.2. Джонсон, Р.А. И Уичерн, Д. (2002)  ^   Биллингсли, П. (1995). «26. Характеристические функции». Вероятность и мера  (3-е изд.). Вайли. ISBN  978-0-471-00710-4  . ^   Мароцци, М. (2016). «Многовариантные тесты на основе межточечных расстояний с приложением к магнитно-резонансной томографии». Статистические методы в медицинских исследованиях . 25  (6): 2593–2610. Дои :10.1177/0962280214529104 . PMID  24740998 . ^   Мароцци, М. (2015). «Многофакторные многомерные тесты для многомерных исследований методом случай-контроль с малым размером выборки». Статистика в медицине . 34  (9): 1511–1526. Дои :10.1002 / sim.6418 . PMID  25630579 . внешняя ссылка  
Дискретный одномерный с конечной опорой Дискретный одномерный с бесконечной поддержкой Непрерывный одномерный поддерживается на ограниченном интервале Непрерывный одномерный поддерживается на полубесконечном интервале Непрерывный одномерный поддерживается на всей реальной линии Непрерывный одномерный с поддержкой, тип которой варьируется Смешанная непрерывно-дискретная одномерная Многовариантный (совместный) Направленный Вырожденный   и единственное число Семьи