Доверительный интервал для среднего

Confidence Interval

CI для среднего по выборке (z-интервал).

Доверительный интервал (ДИ) для среднего — это диапазон вокруг выборочного среднего, в который, с заданной уверенностью, попадает истинное среднее всей совокупности. По одной выборке мы не знаем точное μ генеральной совокупности, но можем очертить правдоподобный «коридор». Уровень доверия…

Что считает
Доверительный интервал (ДИ) для среднего — это диапазон вокруг выборочного среднего, в который, с заданной уверенностью, попадает истинное среднее всей совокупности. По одной выборке мы не знаем точное μ генеральной совокупности, но можем очертить правдоподобный «коридор». Уровень доверия…
Раздел
📊 Статистика
Что на выходе
Результат + формула + пошаговое решение + разбор примера
Стоимость
Бесплатно, без регистрации, прямо в браузере

Как это работает

Доверительный интервал оценивает диапазон, в котором находится истинное среднее. Использует z-интервал (нормальное приближение) — подходит при большом n или известном σ. Погрешность ±z·σ/√n уменьшается с ростом выборки.

Что это и что показывает

Доверительный интервал (ДИ) для среднего — это диапазон вокруг выборочного среднего, в который, с заданной уверенностью, попадает истинное среднее всей совокупности. По одной выборке мы не знаем точное μ генеральной совокупности, но можем очертить правдоподобный «коридор». Уровень доверия (например, 95%) говорит, как часто такой метод накрывает истину при многократном повторении.

Формула и откуда она

CI = x̄ ± z · σ/√n

где — выборочное среднее, σ — стандартное отклонение совокупности, n — объём выборки, z — критическое значение для выбранного уровня доверия (для 95% z ≈ 1.96; для 90% — 1.645; для 99% — 2.576). Величина SE = σ/√n называется стандартной ошибкой среднего: она показывает, насколько колеблется выборочное среднее от выборки к выборке. Деление на √n отражает закон: чем больше выборка, тем точнее оценка — но точность растёт лишь как корень из n, а не линейно.

Как посчитать вручную (по шагам)

  1. Вычислите выборочное среднее .
  2. Найдите стандартную ошибку: SE = σ / √n.
  3. Выберите уровень доверия и соответствующее z (95% → 1.96).
  4. Вычислите предел погрешности (margin): m = z · SE.
  5. Постройте интервал: нижняя граница = x̄ − m, верхняя = x̄ + m.

Разбор примера

Измерили n = 36 деталей, выборочное среднее x̄ = 50 мм, σ = 12 мм. Построим 95%-й ДИ.

Стандартная ошибка: SE = 12 / √36 = 12 / 6 = 2 мм.

Критическое z: для 95% z = 1.96.

Предел погрешности: m = 1.96 × 2 = 3.92 мм.

Интервал: 50 ± 3.92 → от 46.08 до 53.92 мм.

Толкование: мы на 95% уверены, что истинное среднее всех деталей лежит между 46.08 и 53.92 мм.

Где применяется / интерпретация

ДИ применяют в опросах («45% ± 3%»), клинических испытаниях, измерениях, A/B-тестах. Чем уже интервал — тем точнее оценка; сузить его можно, увеличив n или снизив уровень доверия. Корректная формулировка: интервал — про метод, а не про конкретное число. «95% ДИ» означает, что 95% таких интервалов, построенных по разным выборкам, накроют истинное μ. Если σ неизвестно и выборка мала, вместо z берут t-распределение Стьюдента.

Частые ошибки

  • Говорят «вероятность 95%, что μ внутри этого интервала» — μ фиксировано, случаен интервал; правильнее про долю накрытий.
  • Делят σ на n вместо √n — это завышает точность.
  • Берут z вместо t при малой выборке и неизвестном σ.
  • Путают σ совокупности с выборочным s, не отмечая это в выборе z/t.
  • Считают, что более широкий интервал «хуже» — он честнее отражает неопределённость.

Частые вопросы

Как правильно понимать 95%-ный доверительный интервал?

Корректная интерпретация частотная: если повторять выборку много раз и каждый раз строить интервал, около 95% таких интервалов накроют истинное среднее. Распространённая ошибка — говорить, что истинное среднее с вероятностью 95% лежит внутри конкретного интервала: само среднее не случайно, случаен интервал.

Когда брать z-интервал, а когда t-интервал?

Z-интервал корректен, когда σ известно точно либо выборка большая (ориентир n больше 30). Если σ оценивается по самой выборке и n небольшое, правильнее использовать t-распределение Стьюдента: его критические значения шире и учитывают дополнительную неопределённость от оценки σ. Этот калькулятор даёт именно z-приближение.

Что увеличивает ширину интервала?

Интервал расширяют большой разброс данных σ, высокий уровень доверия (99% шире, чем 95%) и малый размер выборки. Погрешность ±z·σ⁄√n убывает как корень из n: чтобы сузить интервал вдвое, выборку нужно увеличить вчетверо.

Чем уровень доверия отличается от уровня значимости?

Уровень доверия (например 95%) — это доля интервалов, накрывающих истину. Уровень значимости α — это его дополнение: α = 1 − доверие, то есть 0.05 для 95%. Уровень значимости задаёт допустимую вероятность ошибки при проверке гипотез.

Проекты сети