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@@ -249,4 +249,51 @@
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\end{enumerate}
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\end{enumerate}
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\end{aufgabe}
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\end{aufgabe}
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\begin{aufgabe}
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\begin{enumerate}[(a)]
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\item Wir wählen die Hypothesen $H_0 \colon \mu \leq \mu_0$ und $H_1 \colon \mu > \mu_0$.
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Der Student-$t$-Test ist dann gegeben durch
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\[
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\phi_c^r = \mathbbm{1}_{\sqrt{n}(\overline{X_n} - \mu_0) \geq c \hat{S}_n}
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mit $ c= t_{(n-1), (1-\alpha)}$.
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Wir berechnen also zunächst
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\[
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\overline{X_n} = \frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n} X_i = 103.64,
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\]
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\[
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\hat{S}_n = \sqrt{\frac{1}{n-1} \sum_{i = 1}^{n} (X_i - \overline{X}_n)^2} \approx 5.22
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\]
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und
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\[
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c = t_{(n-1, 1-\alpha)} = t_{9, 0.95} = 1.833.
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\]
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Daraus folgt
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\[
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\phi_c^r = \mathbbm{1}_{\sqrt{10}(103.64-100) \geq 1.833 \cdot 5.22} = \mathbbm{1}_{11.51 \geq 9.57} = 1,
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\]
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wir lehnen also ab.
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\item Wir wollen als Partition in richtige und falsche Parameter $\mathcal{R}_\mu = \{\mu\}$ und $\mathcal{F}_\mu = \R\setminus\{\mu\}$.
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Dann erhalten wir als assoziierte Familie von Partitionen und Null- und Alternativhypothesen
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$\mathscr H_\mu^0 = \{\mu\}$ und $\mathscr H_\mu^1 = \R \setminus \{\mu\}$.
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Da der beidseitige Student-$t$-Test ein $\alpha$-Test der Nullhypothese $H_0\colon \mathscr H_\mu^0$ gegen die
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Alternative $H_1 \colon \mathscr H_\mu^1$ für jedes $\mu \in \R$ ist, muss die assoziierte Bereichsschätzfunktion
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für $(\{\mathcal R_\mu, \mathcal F_\mu\})_{\mu \in \R}$ ein $(1-\alpha)$-Konfidenzbereich sein.
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Die assoziierte Bereichsschätzfunktion zum beidseitigen Student-$t$-Test
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$\phi^b_{t_{(n-1), (1 - \alpha/2)}, \mu}(X_1, \dots X_n)$ ist gegeben durch
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\begin{align*}
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B(X_1, \dots, X_n) &= \{\mu \in \R: \phi^b_{t_{(n-1), (1 - \alpha/2)}, \mu}(X_1, \dots X_n) = 0\}\\
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&= \{\mu \in \R: \sqrt{n}|\overline{X_n} - \mu| \leq t_{(n-1), (1-\alpha/2)} S\}\\
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&= \{\mu \in \R: |\overline{X_n} - \mu| \leq \frac{S}{\sqrt{n}} t_{(n-1), (1-\alpha/2)}\}\\
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&= \left[\overline{X_n} - \frac{S}{\sqrt{n}} t_{(n-1), (1-\alpha/2)}, \overline{X_n} + \frac{S}{\sqrt{n}} t_{(n-1), (1-\alpha/2)}\right]
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\end{align*}
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Das war zu zeigen.
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\item Mithilfe unserer numerischen Resultate aus der (a) sowie der Aussage von Teilaufgabe (b) folgern wir, dass
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\begin{align*}
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[103.64 - \frac{5.22}{\sqrt{10}}t_{9, 0.975}, 103.64 + \frac{5.22}{\sqrt{10}}t_{9, 0.975}] &\subset [99.90, 107.38]
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\end{align*}
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ein 95\%-Konfidenzintervall ist.
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\end{enumerate}
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\end{aufgabe}
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\end{document}
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\end{document}
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