شماره مدرك
21238
شماره راهنما
2518 دكتري
پديد آورنده
عزيزي كوهانستاني، مينا
عنوان
مطالعهاي بر استنباط برخي از پارامترهاي جامعه با استفاده از نمونهگيري پساطبقهبندي قضاوتي
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
آمار
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
هجده، 251ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
برآورد ناپارامتري , نمونهگيري پساطبقهبندي قضاوتي , استنباط آماري , تابع توزيع تجمعي , تابع چندك , منحني مشخصه عملكرد گيرنده , سطح زير منحني مشخصه عملكرد , شبيهسازي مونتكارلو
تاريخ ورود اطلاعات
1405/06/21
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
آمار
دانشكده
رياضي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/06/22
كد ايرانداك
23246883
چكيده فارسي
يكي از مراحل مهم پژوهش، انتخاب نمونهاي مناسب به عنوان نماينده جامعه براي دستيابي به استنباطي دقيق و كمهزينه است. طرح نمونهگيري پساطبقهبندي قضاوتي (JPS)، در شرايطي كه اندازهگيري دقيق همه واحدهاي نمونه پرهزينه، زمانبر يا مخرب باشد، اما بتوان آنها را با روشي ساده و كمهزينه رتبهبندي كرد، جايگزين مناسبي براي نمونهگيري تصادفي ساده (SRS) است. در اين روش، رتبهبندي واحدها بدون اندازهگيري دقيق و بر اساس قضاوت پژوهشگر يا يك متغير كمكي انجام ميشود كه ممكن است دقيق (رتبهبندي كامل) يا همراه با خطا (رتبهبندي ناقص) باشد. اين طرح با تركيب دانش پژوهشگر و ماهيت تصادفي نمونه، نوعي طبقهبندي ايجاد ميكند و دادههايي فراهم ميآورد كه طيف گستردهتري از مقادير جامعه را پوشش ميدهد.
در اين رساله، برآورد تابع توزيع تجمعي (CDF) و تابع چندك بهعنوان ابزارهاي بنيادي در تحليل آماري، تحت نمونهگيري JPS مورد بررسي قرار ميگيرد. با توجه به نقش كليدي اين توابع در حوزههايي نظير تحليل ريسك، آزمونهاي آماري، شبيهسازي و مدلسازي، توسعه برآوردگرهاي دقيق و كارا، بهويژه در چارچوب استنباط ناپارامتري و تحت طرحهاي نمونهگيري پيچيده، از اهميت ويژهاي برخوردار است.
ابتدا كلاسهاي گستردهاي از برآوردگرهاي CDF و تابع چندك بر پايه طرح نمونهگيري JPS معرفي شده و ويژگيهاي نظري آنها شامل نااريبي، سازگاري و توزيع مجانبي تحليل ميشود. همچنين، برآوردگرهاي هموار مبتني بر توابع هسته توسعه يافته و پهناي باند بهينه استخراج ميگردد.
نتايج شبيهسازيهاي مونتكارلو و مطالعات كاربردي نشان ميدهد كه برآوردگرهاي مبتني بر JPS در مقايسه با روش SRS، در طيف گستردهاي از شرايط شامل اندازههاي مختلف نمونه و كيفيتهاي متفاوت رتبهبندي، از كارايي بالاتري برخوردار هستند.
در ادامه، منحني مشخصه عملكرد گيرنده (ROC) معرفي شده و سپس شاخصهاي وابسته به آن، از جمله مساحت زير منحني (AUC) و تعميم سهبعدي آن، حجم زير رويه (VUS)، بررسي ميشود.
شاخصهاي AUC و VUS از معيارهاي مهم ارزيابي عملكرد مدلها در حوزههايي مانند پزشكي، مهندسي و علوم داده هستند. برآورد دقيق آنها، بهويژه در طرحهاي نمونهگيري غيرساده، براي ارزيابي صحيح قدرت تفكيك مدل و تصميمگيريهاي علمي و كاربردي از اهميت ويژهاي برخوردار است.
در اين رساله، كلاس جامعي از برآوردگرهاي AUC در چارچوب طرح نمونهگيري JPS معرفي شده و ويژگيهاي آنها در هر دو حالت نمونههاي متناهي و مجانبي بررسي ميشود. نتايج مطالعات شبيهسازي و كاربردي نشان ميدهد كه برآوردگرهاي پيشنهادي، حتي در حالت رتبهبندي ناقص نيز نسبت به برآوردگرهاي متناظر در روش SRS عملكرد بهتري دارند.
به علاوه، برآوردگر جديدي براي VUS تحت طرح نمونهگيري JPS ارائه شده و خواص نظري آن شامل نااريبي، سازگاري قوي و توزيع مجانبي اثبات ميشود.
شبيهسازيهاي گسترده تحت شرايط مختلف نشان ميدهد كه روش پيشنهادي در اغلب موارد نسبت به روش SRS از دقت بالاتري در برآورد VUS برخوردار است. در نهايت، با استفاده از دادههاي واقعي، كاربردپذيري و اثربخشي برآوردگرهاي معرفيشده مورد تأييد قرار ميگيرد.
نتايج اين رساله حاكي از آن است كه بهكارگيري طرح نمونهگيري JPS در مقايسه با SRS، موجب بهبود قابل توجه كارايي برآوردگرها ميشود و چارچوبي كارآمد و عملي براي تحليل مسائل پيچيده در كاربردهاي واقعي ارائه ميدهد.
چكيده انگليسي
The judgment post stratification (JPS) sampling design is an appropriate alternative to simple random sampling (SRS) when accurate measurement of all sample units is costly, time-consuming, or destructive, yet the units can be ranked easily and inexpensively. In this design, units are ranked without precise measurement and based on the researcher’s judgment or an auxiliary variable; such ranking may be accurate (perfect ranking) or subject to error (imperfect ranking). By integrating the researcher’s knowledge with the random nature of the sample, this design creates a form of stratification and yields data that cover a broader range of population values. Consequently, compared to SRS of the same size, it produces more structured samples and delivers more accurate and efficient estimators.
In this dissertation, we first address the estimation of the cumulative distribution function (CDF) and quantile function—fundamental tools in statistical analysis—under JPS sampling. Given the pivotal role of these functions in risk analysis, statistical testing, simulation, and modeling, developing accurate and efficient estimators is essential, particularly within the nonparametric framework. Broad classes of CDF and quantile estimators based on the JPS sampling design are introduced, and their theoretical properties, including asymptotic unbiasedness, strong uniform consistency, and asymptotic distribution, are investigated. Kernel-based versions of these estimators are also developed, and their optimal bandwidths are derived. Monte Carlo simulations demonstrate that the JPS-based estimators outperform their SRS counterparts under a wide range of conditions, including various sample sizes and ranking qualities.
Subsequently, efficient estimators are developed for diagnostic performance measures, namely, the area under the receiver operating characteristic (ROC) curve (AUC) and its three-dimensional extension, the volume under the ROC surface (VUS).
A comprehensive class of AUC estimators is first introduced under the JPS sampling framework, and their properties are examined in both finite-sample and asymptotic settings. Simulation results show that these estimators exhibit superior performance compared to their SRS analogues, even under imperfect ranking.
In addition, a new estimator for VUS is proposed, and its theoretical properties—including unbiasedness, strong consistency, and asymptotic distribution—are established. Extensive simulations under various conditions indicate that the proposed method generally offers higher accuracy than SRS in estimating VUS. Finally, using real datasets in medical and environmental domains, the applicability and effectiveness of the proposed estimators are demonstrated.
Overall, the use of the JPS sampling design can substantially improve the efficiency of estimating distribution functions, quantiles, and diagnostic accuracy measures, providing a practical and cost‐effective solution for real-world problems.
استاد راهنما
ساره گلي فروشاني , احسان زمانزاده
استاد داور
محمد محمدي , زهرا صابري