[Я вважаю з обговорення у вашому запитанні, що ви раді прийняти як факт, що якщо є незалежними однаково розподіленими випадковими змінними, то .]N ( 0 , 1 ) ∑ k i = 1 Z 2 i ∼ χ 2 kZi,i=1,2,…,kN(0,1)∑ki=1Z2i∼χ2k
Формально потрібний результат випливає з теореми Кокрана . (Хоча це може бути показано і іншими способами)
Менш формально, врахуйте, що якби ми знали популяцію, і оцінили різницю щодо неї (а не про середню вибірку): , тоді , ( ), який буде разів випадкова величина .s 2 0 /σ2=1s20=1n∑ni=1(Xi−μ)2 Zi=(Xi-μ)/σ1s20/σ2=1n∑ni=1(Xi−μσ)2=1n∑ni=1Z2iZi=(Xi−μ)/σ χ 2 n1nχ2n
Той факт, що використовується середнє значення вибірки, замість середнього значення сукупності ( ) робить суму квадратів відхилень меншою, але точно таким чином, що (про що див. теорему Кокрана). Отже, замість нас зараз .Z∗i=(Xi−X¯)/σ∑ni=1(Z∗i)2∼χ2n−1ns20/σ2∼χ2n(n−1)s2/σ2∼χ2n−1