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  <name>BEST CRITICAL REGIONS</name>
  <metadata>
  <md:version>1.2</md:version>
  <md:created>2006/03/14 11:19:37 US/Central</md:created>
  <md:revised>2007/10/08 15:10:59.418 GMT-5</md:revised>
  <md:authorlist>
      <md:author id="zaba">
      <md:firstname>Ewa</md:firstname>
      <md:othername>Alina</md:othername>
      <md:surname>Paszek</md:surname>
      <md:email>epaszek@liv.ac.uk</md:email>
    </md:author>
  </md:authorlist>

  <md:maintainerlist>
    <md:maintainer id="zaba">
      <md:firstname>Ewa</md:firstname>
      <md:othername>Alina</md:othername>
      <md:surname>Paszek</md:surname>
      <md:email>epaszek@liv.ac.uk</md:email>
    </md:maintainer>
  </md:maintainerlist>
  
  <md:keywordlist>
    <md:keyword>Best Critical Regions</md:keyword>
    <md:keyword>Neyman-Pearson Lemma</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract>This course is a short series of lectures on Introductory Statistics. Topics
covered are listed in the Table of Contents. The notes were prepared by Ewa
Paszek and Marek Kimmel.
The development of this course has been supported by NSF 0203396 grant.</md:abstract>
</metadata>
  <content>
         <section id="sec_1">
          <name> BEST CRITICAL REGIONS
          </name> 

                 <para id="para_1">
In this paragraph, let consider the properties a satisfactory test should posses. 
                </para>
         <section id="sec_2">
	<definition id="def_1">
<term/>
	  <meaning>
Consider the test of the sample null hypothesis <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>θ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:msub>
    <m:mi>θ</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> against the simple alternative hypothesis <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>θ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:msub>
    <m:mi>θ</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>.
  </meaning>
<meaning>
 Let <emphasis>C</emphasis> be a critical region of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>; that is, <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>α</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mi>P</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mi>C</m:mi><m:mo>;</m:mo><m:msub>
      <m:mi>θ</m:mi>
      <m:mn>0</m:mn>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>. Then <emphasis>C</emphasis> is <term>a best critical region of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math></term> if, for every other critical region <emphasis>D</emphasis> of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>α</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mi>P</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mi>D</m:mi><m:mo>;</m:mo><m:msub>
      <m:mi>θ</m:mi>
      <m:mn>0</m:mn>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>, we have that <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>P</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mi>C</m:mi><m:mo>;</m:mo><m:msub>
      <m:mi>θ</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>≥</m:mo><m:mi>P</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mi>D</m:mi><m:mo>;</m:mo><m:msub>
      <m:mi>θ</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>.</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
	  </meaning>
	  	</definition>

                 <para id="para_2">
That is, when <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>θ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:msub>
    <m:mi>θ</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> is true, the probability of rejecting <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>θ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:msub>
    <m:mi>θ</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>  using the critical region <emphasis>C</emphasis> is at least as great as the corresponding probability using any other critical region <emphasis>D</emphasis> of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>. 
                </para>

                 <para id="para_3">
Thus a best critical region of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math> is the critical region that has the greatest power among all critical regions for a best critical region of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>. <term>The Neyman-Pearson lemma</term> gives sufficient conditions for a best critical region of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>. 
                </para>
         </section>
         <section id="sec_3">
	<rule type="theorem" id="rule_1">
	  <name>Neyman-Pearson Lemma</name>
	  <statement>
	    <para id="ruleexp1">
Let <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>,</m:mo><m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mi>n</m:mi>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math> be a random sample of size <emphasis>n</emphasis> from a distribution with p.d.f. <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>f</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mi>x</m:mi><m:mo>;</m:mo><m:mi>θ</m:mi>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>, where <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>θ</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> and <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>θ</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
    </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> are two possible values of <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>θ</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>.
	    </para>
	    <para id="ruleexp2">
Denote the joint p.d.f. of <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>,</m:mo><m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mi>n</m:mi>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math> by the likelihood function <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mi>θ</m:mi>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>=</m:mo><m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mi>θ</m:mi><m:mo>;</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>2</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mi>n</m:mi>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>=</m:mo><m:mi>f</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>;</m:mo><m:mi>θ</m:mi>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mi>f</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>2</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>;</m:mo><m:mi>θ</m:mi>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>·</m:mo><m:mo>·</m:mo><m:mo>·</m:mo><m:mi>f</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mrow>
       <m:mi>n</m:mi><m:mo>.</m:mo>
      </m:mrow>
     </m:msub>
     <m:mo>;</m:mo><m:mi>θ</m:mi>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>.</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
	    </para>
	    <para id="ruleexp3">
If there exist a positive constant <emphasis>k</emphasis> and a subset <emphasis>C</emphasis> of the sample space such that
 	  <list id="list_1" type="enumerated">

	    <name/>
	    <item><m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>P</m:mi><m:mrow><m:mo>[</m:mo> <m:mrow>
    <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
     <m:mrow>
      <m:msub>
       <m:mi>X</m:mi>
       <m:mn>1</m:mn>
      </m:msub>
      <m:mo>,</m:mo><m:msub>
       <m:mi>X</m:mi>
       <m:mn>2</m:mn>
      </m:msub>
      <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
       <m:mi>X</m:mi>
       <m:mi>n</m:mi>
      </m:msub>
      
     </m:mrow>
    <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>∈</m:mo><m:mi>C</m:mi><m:mo>;</m:mo><m:msub>
     <m:mi>θ</m:mi>
     <m:mn>0</m:mn>
    </m:msub>
    
   </m:mrow> <m:mo>]</m:mo></m:mrow><m:mo>=</m:mo><m:mi>α</m:mi><m:mo>,</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
</item> 
	    <item><m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mfrac>
    <m:mrow>
     <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mrow>
       <m:msub>
        <m:mi>θ</m:mi>
        <m:mn>0</m:mn>
       </m:msub>
       
      </m:mrow>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
    </m:mrow>
    <m:mrow>
     <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mrow>
       <m:msub>
        <m:mi>θ</m:mi>
        <m:mn>1</m:mn>
       </m:msub>
       
      </m:mrow>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
    </m:mrow>
   </m:mfrac>
   <m:mo>≤</m:mo><m:mi>k</m:mi>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> for <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>2</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mi>n</m:mi>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>∈</m:mo><m:mi>C</m:mi><m:mo>,</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>

</item> 
	    <item><m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mfrac>
    <m:mrow>
     <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mrow>
       <m:msub>
        <m:mi>θ</m:mi>
        <m:mn>0</m:mn>
       </m:msub>
       
      </m:mrow>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
    </m:mrow>
    <m:mrow>
     <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mrow>
       <m:msub>
        <m:mi>θ</m:mi>
        <m:mn>1</m:mn>
       </m:msub>
       
      </m:mrow>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
    </m:mrow>
   </m:mfrac>
   <m:mo>≥</m:mo><m:mi>k</m:mi>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> for <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>2</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mi>n</m:mi>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>∈</m:mo><m:mi>C</m:mi><m:mo>'</m:mo><m:mo>.</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>

</item>
	  </list> 

	    </para>

	    <para id="ruleexp4">
Then <emphasis>C</emphasis> is a best critical region of size α for testing the simple null hypothesis <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>θ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:msub>
    <m:mi>θ</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> against the simple alternative hypothesis <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>θ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:msub>
    <m:mi>θ</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>.
	    </para>
	  </statement>

</rule>
         </section>
         <section id="sec_4">
                 <para id="para_4">
For a realistic application of the Neyman-Pearson lemma, consider the following, in which the test is based on a random sample from a normal distribution. 
                </para>
<example id="ex_1"> 
                 <para id="para_5">
Let <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>,</m:mo><m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mi>n</m:mi>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math> be a random sample from a normal distribution <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>N</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mi>μ</m:mi><m:mo>,</m:mo><m:mn>36</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>. We shall find the best critical region for testing the simple hypothesis <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>50</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> against the simple alternative hypothesis <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>55</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>. Using the ratio of the likelihood functions, namely <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mn>50</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>/</m:mo><m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mn>55</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>, we shall find those points in the sample space for which this ratio is less than or equal to some constant <emphasis>k</emphasis>.
              </para>

                 <para id="para_6">
That is, we shall solve the following inequality: <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mtable columnalign="left">
   <m:mtr>
    <m:mtd>
     <m:mfrac>
      <m:mrow>
       <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
        <m:mrow>
         <m:mn>50</m:mn>
        </m:mrow>
       <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
      </m:mrow>
      <m:mrow>
       <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
        <m:mrow>
         <m:mn>55</m:mn>
        </m:mrow>
       <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
      </m:mrow>
     </m:mfrac>
     <m:mo>=</m:mo><m:mfrac>
      <m:mrow>
       <m:msup>
        <m:mrow>
         <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
          <m:mrow>
           <m:mn>72</m:mn><m:mi>π</m:mi>
          </m:mrow>
         <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
        </m:mrow>
        <m:mrow>
         <m:mo>−</m:mo><m:mi>n</m:mi><m:mo>/</m:mo><m:mn>2</m:mn>
        </m:mrow>
       </m:msup>
       <m:mi>exp</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mrow><m:mo>[</m:mo> <m:mrow>
        <m:mo>−</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
         <m:mrow>
          <m:mfrac>
           <m:mn>1</m:mn>
           <m:mrow>
            <m:mn>72</m:mn>
           </m:mrow>
          </m:mfrac>
          
         </m:mrow>
        <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mstyle displaystyle="true">
         <m:munderover>
          <m:mo>∑</m:mo>
          <m:mn>1</m:mn>
          <m:mi>n</m:mi>
         </m:munderover>
         <m:mrow>
          <m:msup>
           <m:mrow>
            <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
             <m:mrow>
              <m:msub>
               <m:mi>x</m:mi>
               <m:mi>i</m:mi>
              </m:msub>
              <m:mo>−</m:mo><m:mn>50</m:mn>
             </m:mrow>
            <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
           </m:mrow>
           <m:mn>2</m:mn>
          </m:msup>
          
         </m:mrow>
        </m:mstyle>
       </m:mrow> <m:mo>]</m:mo></m:mrow>
      </m:mrow>
      <m:mrow>
       <m:msup>
        <m:mrow>
         <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
          <m:mrow>
           <m:mn>72</m:mn><m:mi>π</m:mi>
          </m:mrow>
         <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
        </m:mrow>
        <m:mrow>
         <m:mo>−</m:mo><m:mi>n</m:mi><m:mo>/</m:mo><m:mn>2</m:mn>
        </m:mrow>
       </m:msup>
       <m:mi>exp</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mrow><m:mo>[</m:mo> <m:mrow>
        <m:mo>−</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
         <m:mrow>
          <m:mfrac>
           <m:mn>1</m:mn>
           <m:mrow>
            <m:mn>72</m:mn>
           </m:mrow>
          </m:mfrac>
          
         </m:mrow>
        <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mstyle displaystyle="true">
         <m:munderover>
          <m:mo>∑</m:mo>
          <m:mn>1</m:mn>
          <m:mi>n</m:mi>
         </m:munderover>
         <m:mrow>
          <m:msup>
           <m:mrow>
            <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
             <m:mrow>
              <m:msub>
               <m:mi>x</m:mi>
               <m:mi>i</m:mi>
              </m:msub>
              <m:mo>−</m:mo><m:mn>55</m:mn>
             </m:mrow>
            <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
           </m:mrow>
           <m:mn>2</m:mn>
          </m:msup>
          
         </m:mrow>
        </m:mstyle>
       </m:mrow> <m:mo>]</m:mo></m:mrow>
      </m:mrow>
     </m:mfrac>
     
    </m:mtd>
   </m:mtr>
   <m:mtr>
    <m:mtd>
     <m:mo>=</m:mo><m:mi>exp</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mrow><m:mo>[</m:mo> <m:mrow>
      <m:mo>−</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
       <m:mrow>
        <m:mfrac>
         <m:mn>1</m:mn>
         <m:mrow>
          <m:mn>72</m:mn>
         </m:mrow>
        </m:mfrac>
        
       </m:mrow>
      <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
       <m:mrow>
        <m:mn>10</m:mn><m:mstyle displaystyle="true">
         <m:munderover>
          <m:mo>∑</m:mo>
          <m:mn>1</m:mn>
          <m:mi>n</m:mi>
         </m:munderover>
         <m:mrow>
          <m:msub>
           <m:mi>x</m:mi>
           <m:mi>i</m:mi>
          </m:msub>
          
         </m:mrow>
        </m:mstyle><m:mo>+</m:mo><m:mi>n</m:mi><m:msup>
         <m:mrow>
          <m:mn>50</m:mn>
         </m:mrow>
         <m:mn>2</m:mn>
        </m:msup>
        <m:mo>−</m:mo><m:mi>n</m:mi><m:msup>
         <m:mrow>
          <m:mn>55</m:mn>
         </m:mrow>
         <m:mn>2</m:mn>
        </m:msup>
        
       </m:mrow>
      <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
     </m:mrow> <m:mo>]</m:mo></m:mrow><m:mo>≤</m:mo><m:mi>k</m:mi><m:mo>.</m:mo>
    </m:mtd>
   </m:mtr>
  </m:mtable>
  </m:semantics>
</m:math>
                </para>
                 <para id="para_7">
If we take the natural logarithm of each member of the inequality, we find that <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mo>−</m:mo><m:mn>10</m:mn><m:mstyle displaystyle="true">
    <m:munderover>
     <m:mo>∑</m:mo>
     <m:mn>1</m:mn>
     <m:mi>n</m:mi>
    </m:munderover>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mi>i</m:mi>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   </m:mstyle><m:mo>−</m:mo><m:mi>n</m:mi><m:msup>
    <m:mrow>
     <m:mn>50</m:mn>
    </m:mrow>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:msup>
   <m:mo>+</m:mo><m:mi>n</m:mi><m:msup>
    <m:mrow>
     <m:mn>55</m:mn>
    </m:mrow>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:msup>
   <m:mo>≤</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mn>72</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mi>ln</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mi>k</m:mi><m:mo>.</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> 
                </para>
                 <para id="para_8">
Thus, <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mfrac>
    <m:mn>1</m:mn>
    <m:mi>n</m:mi>
   </m:mfrac>
   <m:mstyle displaystyle="true">
    <m:munderover>
     <m:mo>∑</m:mo>
     <m:mn>1</m:mn>
     <m:mi>n</m:mi>
    </m:munderover>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mi>i</m:mi>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   </m:mstyle><m:mo>≥</m:mo><m:mo>−</m:mo><m:mfrac>
    <m:mn>1</m:mn>
    <m:mrow>
     <m:mn>10</m:mn><m:mi>n</m:mi>
    </m:mrow>
   </m:mfrac>
   <m:mrow><m:mo>[</m:mo> <m:mrow>
    <m:mi>n</m:mi><m:msup>
     <m:mrow>
      <m:mn>50</m:mn>
     </m:mrow>
     <m:mn>2</m:mn>
    </m:msup>
    <m:mo>−</m:mo><m:mi>n</m:mi><m:msup>
     <m:mrow>
      <m:mn>55</m:mn>
     </m:mrow>
     <m:mn>2</m:mn>
    </m:msup>
    <m:mo>+</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
     <m:mrow>
      <m:mn>72</m:mn>
     </m:mrow>
    <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mi>ln</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mi>k</m:mi>
   </m:mrow> <m:mo>]</m:mo></m:mrow>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> Or equivalently, <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mover accent="true">
    <m:mi>x</m:mi>
    <m:mo>¯</m:mo>
   </m:mover>
   <m:mo>≥</m:mo><m:mi>c</m:mi><m:mo>,</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> where <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>c</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mo>−</m:mo><m:mfrac>
    <m:mn>1</m:mn>
    <m:mrow>
     <m:mn>10</m:mn><m:mi>n</m:mi>
    </m:mrow>
   </m:mfrac>
   <m:mrow><m:mo>[</m:mo> <m:mrow>
    <m:mi>n</m:mi><m:msup>
     <m:mrow>
      <m:mn>50</m:mn>
     </m:mrow>
     <m:mn>2</m:mn>
    </m:msup>
    <m:mo>−</m:mo><m:mi>n</m:mi><m:msup>
     <m:mrow>
      <m:mn>55</m:mn>
     </m:mrow>
     <m:mn>2</m:mn>
    </m:msup>
    <m:mo>+</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
     <m:mrow>
      <m:mn>72</m:mn>
     </m:mrow>
    <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mi>ln</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mi>k</m:mi>
   </m:mrow> <m:mo>]</m:mo></m:mrow><m:mo>.</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> 
               </para>

                 <para id="para_9">
Thus <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mn>50</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>/</m:mo><m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mn>55</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>≤</m:mo><m:mi>k</m:mi>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> is equivalent to <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mover accent="true">
    <m:mi>x</m:mi>
    <m:mo>¯</m:mo>
   </m:mover>
   <m:mo>≥</m:mo><m:mi>c</m:mi>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>. 
                </para>

                 <para id="para_10">
A best critical region is, according to the Neyman-Pearson lemma, <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>C</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mrow><m:mo>{</m:mo> <m:mrow>
    <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
     <m:mrow>
      <m:msub>
       <m:mi>x</m:mi>
       <m:mn>1</m:mn>
      </m:msub>
      <m:mo>,</m:mo><m:msub>
       <m:mi>x</m:mi>
       <m:mn>2</m:mn>
      </m:msub>
      <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
       <m:mi>x</m:mi>
       <m:mi>n</m:mi>
      </m:msub>
      
     </m:mrow>
    <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>:</m:mo><m:mover accent="true">
     <m:mi>x</m:mi>
     <m:mo>¯</m:mo>
    </m:mover>
    <m:mo>≥</m:mo><m:mi>c</m:mi>
   </m:mrow> <m:mo>}</m:mo></m:mrow><m:mo>,</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> where <emphasis>c</emphasis> is selected so that the size of the critical region is <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>. Say <emphasis>n</emphasis>=16 and <emphasis>c</emphasis>=53. Since <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mover accent="true">
   <m:mi>X</m:mi>
   <m:mo>¯</m:mo>
  </m:mover>
  </m:semantics>
</m:math> is <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>N</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mn>50</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:mn>36</m:mn><m:mo>/</m:mo><m:mn>16</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> under <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mtext>H</m:mtext>
    <m:mtext>0</m:mtext>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math> we have
                </para>
                <para id="para_11">
 <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>α</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mi>P</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mover accent="true">
      <m:mi>X</m:mi>
      <m:mo>¯</m:mo>
     </m:mover>
     <m:mo>≥</m:mo><m:mn>53</m:mn><m:mo>;</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>50</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>=</m:mo><m:mi>P</m:mi><m:mrow><m:mo>[</m:mo> <m:mrow>
    <m:mfrac>
     <m:mrow>
      <m:mover accent="true">
       <m:mi>X</m:mi>
       <m:mo>¯</m:mo>
      </m:mover>
      <m:mo>−</m:mo><m:mn>50</m:mn>
     </m:mrow>
     <m:mrow>
      <m:mn>6</m:mn><m:mo>/</m:mo><m:mn>4</m:mn>
     </m:mrow>
    </m:mfrac>
    <m:mo>≥</m:mo><m:mfrac>
     <m:mn>3</m:mn>
     <m:mrow>
      <m:mn>6</m:mn><m:mo>/</m:mo><m:mn>4</m:mn>
     </m:mrow>
    </m:mfrac>
    <m:mo>;</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>50</m:mn>
   </m:mrow> <m:mo>]</m:mo></m:mrow><m:mo>=</m:mo><m:mn>1</m:mn><m:mo>−</m:mo><m:mi>Φ</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mn>2</m:mn>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>=</m:mo><m:mn>0.0228.</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
              </para>
</example> 
                 <para id="para_12">
The example 1 illustrates what is often true, namely, that the inequality <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mfrac>
    <m:mrow>
     <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mrow>
       <m:msub>
        <m:mi>θ</m:mi>
        <m:mn>0</m:mn>
       </m:msub>
       
      </m:mrow>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
    </m:mrow>
    <m:mrow>
     <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mrow>
       <m:msub>
        <m:mi>θ</m:mi>
        <m:mn>1</m:mn>
       </m:msub>
       
      </m:mrow>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
    </m:mrow>
   </m:mfrac>
   <m:mo>≤</m:mo><m:mi>k</m:mi>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> can be expressed in terms of a function <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>u</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>2</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mi>n</m:mi>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> say,
               </para>
                 <para id="para_13">
<m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>u</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>2</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mi>n</m:mi>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>≤</m:mo><m:msub>
    <m:mi>c</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> or <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>u</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>2</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mi>n</m:mi>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>≥</m:mo><m:msub>
    <m:mi>c</m:mi>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>,</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> where <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>c</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> and <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>c</m:mi>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
 is selected so that the size of the critical region is <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>
. Thus the test can be based on the statistic <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>u</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>X</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
      <m:mi>X</m:mi>
      <m:mi>n</m:mi>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>. Also, for illustration, if we want <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math> to be a given value, say 0.05, we would then choose our <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>c</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> and <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>c</m:mi>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>. In example1, with <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>=0.05, we want <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mn>0.05</m:mn><m:mo>=</m:mo><m:mi>P</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mover accent="true">
      <m:mi>X</m:mi>
      <m:mo>¯</m:mo>
     </m:mover>
     <m:mo>≥</m:mo><m:mi>c</m:mi><m:mo>;</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>50</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>=</m:mo><m:mi>P</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mfrac>
      <m:mrow>
       <m:mover accent="true">
        <m:mi>X</m:mi>
        <m:mo>¯</m:mo>
       </m:mover>
       <m:mo>−</m:mo><m:mn>50</m:mn>
      </m:mrow>
      <m:mrow>
       <m:mn>6</m:mn><m:mo>/</m:mo><m:mn>4</m:mn>
      </m:mrow>
     </m:mfrac>
     <m:mo>≥</m:mo><m:mfrac>
      <m:mrow>
       <m:mi>c</m:mi><m:mo>−</m:mo><m:mn>50</m:mn>
      </m:mrow>
      <m:mrow>
       <m:mn>6</m:mn><m:mo>/</m:mo><m:mn>4</m:mn>
      </m:mrow>
     </m:mfrac>
     <m:mo>;</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>50</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>=</m:mo><m:mn>1</m:mn><m:mo>−</m:mo><m:mi>Φ</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mfrac>
      <m:mrow>
       <m:mi>c</m:mi><m:mo>−</m:mo><m:mn>50</m:mn>
      </m:mrow>
      <m:mrow>
       <m:mn>6</m:mn><m:mo>/</m:mo><m:mn>4</m:mn>
      </m:mrow>
     </m:mfrac>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>.</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
              </para>

                 <para id="para_14">
Hence it must be true that <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mi>c</m:mi><m:mo>−</m:mo><m:mn>50</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>/</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mn>3</m:mn><m:mo>/</m:mo><m:mn>2</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>=</m:mo><m:mn>1.645</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>, or equivalently, <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>c</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>50</m:mn><m:mo>+</m:mo><m:mfrac>
    <m:mn>3</m:mn>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:mfrac>
   <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mn>1.645</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>≈</m:mo><m:mn>52.47.</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
                </para>
         </section>
         <section id="sec_5">
<example id="ex_2"> 
                 <para id="para_15">
Let<m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>,</m:mo><m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mi>n</m:mi>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math> denote a random sample of size <emphasis>n</emphasis> from a Poisson distribution with mean <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>λ</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>. A best critical region for testing <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>λ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>2</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> against <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>λ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>5</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> is given by <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mfrac>
    <m:mrow>
     <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mn>2</m:mn>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
    </m:mrow>
    <m:mrow>
     <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mn>5</m:mn>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
    </m:mrow>
   </m:mfrac>
   <m:mo>=</m:mo><m:mfrac>
    <m:mrow>
     <m:msup>
      <m:mn>2</m:mn>
      <m:mrow>
       <m:mstyle displaystyle="true">
        <m:mo>∑</m:mo> <m:mrow>
         <m:msub>
          <m:mi>x</m:mi>
          <m:mi>i</m:mi>
         </m:msub>
         
        </m:mrow>
       </m:mstyle>
      </m:mrow>
     </m:msup>
     <m:msup>
      <m:mi>e</m:mi>
      <m:mrow>
       <m:mo>−</m:mo><m:mn>2</m:mn><m:mi>n</m:mi>
      </m:mrow>
     </m:msup>
     
    </m:mrow>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>!</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>2</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>!</m:mo><m:mo>·</m:mo><m:mo>·</m:mo><m:mo>·</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mi>n</m:mi>
     </m:msub>
     <m:mo>!</m:mo>
    </m:mrow>
   </m:mfrac>
   <m:mfrac>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>!</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mn>2</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>!</m:mo><m:mo>·</m:mo><m:mo>·</m:mo><m:mo>·</m:mo><m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mi>n</m:mi>
     </m:msub>
     <m:mo>!</m:mo>
    </m:mrow>
    <m:mrow>
     <m:msup>
      <m:mn>5</m:mn>
      <m:mrow>
       <m:mstyle displaystyle="true">
        <m:mo>∑</m:mo> <m:mrow>
         <m:msub>
          <m:mi>x</m:mi>
          <m:mi>i</m:mi>
         </m:msub>
         
        </m:mrow>
       </m:mstyle>
      </m:mrow>
     </m:msup>
     <m:msup>
      <m:mi>e</m:mi>
      <m:mrow>
       <m:mo>−</m:mo><m:mn>5</m:mn><m:mi>n</m:mi>
      </m:mrow>
     </m:msup>
     
    </m:mrow>
   </m:mfrac>
   <m:mo>≤</m:mo><m:mi>k</m:mi><m:mo>.</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
               </para>
                 <para id="para_16">
The inequality is equivalent to <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msup>
    <m:mrow>
     <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mrow>
       <m:mfrac>
        <m:mn>2</m:mn>
        <m:mn>5</m:mn>
       </m:mfrac>
       
      </m:mrow>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
    </m:mrow>
    <m:mrow>
     <m:mstyle displaystyle="true">
      <m:mo>∑</m:mo> <m:mrow>
       <m:msub>
        <m:mi>x</m:mi>
        <m:mi>i</m:mi>
       </m:msub>
       
      </m:mrow>
     </m:mstyle>
    </m:mrow>
   </m:msup>
   <m:msup>
    <m:mi>e</m:mi>
    <m:mrow>
     <m:mn>3</m:mn><m:mi>n</m:mi>
    </m:mrow>
   </m:msup>
   <m:mo>≤</m:mo><m:mi>k</m:mi>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> and <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mstyle displaystyle="true">
      <m:mo>∑</m:mo> <m:mrow>
       <m:msub>
        <m:mi>x</m:mi>
        <m:mi>i</m:mi>
       </m:msub>
       
      </m:mrow>
     </m:mstyle>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mi>ln</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mfrac>
      <m:mn>2</m:mn>
      <m:mn>5</m:mn>
     </m:mfrac>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>+</m:mo><m:mn>3</m:mn><m:mi>n</m:mi><m:mo>≤</m:mo><m:mi>ln</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mi>k</m:mi><m:mo>.</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
               </para>
                 <para id="para_17">
Since <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>ln</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mn>2</m:mn><m:mo>/</m:mo><m:mn>5</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>&lt;</m:mo><m:mn>0</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>, this is the same as <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mstyle displaystyle="true">
    <m:munderover>
     <m:mo>∑</m:mo>
     <m:mrow>
      <m:mi>i</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>1</m:mn>
     </m:mrow>
     <m:mi>n</m:mi>
    </m:munderover>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>x</m:mi>
      <m:mi>i</m:mi>
     </m:msub>
     <m:mo>≥</m:mo><m:mfrac>
      <m:mrow>
       <m:mi>ln</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mi>k</m:mi><m:mo>−</m:mo><m:mn>3</m:mn><m:mi>n</m:mi>
      </m:mrow>
      <m:mrow>
       <m:mi>ln</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
        <m:mrow>
         <m:mn>2</m:mn><m:mo>/</m:mo><m:mn>5</m:mn>
        </m:mrow>
       <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
      </m:mrow>
     </m:mfrac>
     <m:mo>=</m:mo><m:mi>c</m:mi><m:mo>.</m:mo>
    </m:mrow>
   </m:mstyle>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
                </para>
                 <para id="para_18">
If <emphasis>n</emphasis>=4 and <emphasis>c</emphasis>=13, then <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>α</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mi>P</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mstyle displaystyle="true">
      <m:munderover>
       <m:mo>∑</m:mo>
       <m:mrow>
        <m:mi>i</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>1</m:mn>
       </m:mrow>
       <m:mn>4</m:mn>
      </m:munderover>
      <m:mrow>
       <m:msub>
        <m:mi>X</m:mi>
        <m:mi>i</m:mi>
       </m:msub>
       <m:mo>≥</m:mo><m:mn>13</m:mn><m:mo>;</m:mo><m:mi>λ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>2</m:mn>
      </m:mrow>
     </m:mstyle>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>=</m:mo><m:mn>1</m:mn><m:mo>−</m:mo><m:mn>0.936</m:mn><m:mo>=</m:mo><m:mn>0.064</m:mn><m:mo>,</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> from the tables, since <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mstyle displaystyle="true">
    <m:munderover>
     <m:mo>∑</m:mo>
     <m:mrow>
      <m:mi>i</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>1</m:mn>
     </m:mrow>
     <m:mn>4</m:mn>
    </m:munderover>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>X</m:mi>
      <m:mi>i</m:mi>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   </m:mstyle>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> has a Poisson distribution with mean 8 when <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>λ</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>=2. 
               </para>
</example> 
                 <para id="para_19">
When <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>θ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:msub>
    <m:mi>θ</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> and <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>θ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:msub>
    <m:mi>θ</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> are both simple hypotheses, a critical region of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math> is a best critical region if the probability of rejecting <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mtext>H</m:mtext>
    <m:mtext>0</m:mtext>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math> when <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mtext>H</m:mtext>
    <m:mtext>1</m:mtext>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math> is true is a maximum when compared with all other critical regions of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>. The test using the best critical region is called <term>a most powerful test</term> because it has the greatest value of the power function at <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>θ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:msub>
    <m:mi>θ</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
 when compared with that of other tests of significance level <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>. If <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mtext>H</m:mtext>
    <m:mtext>1</m:mtext>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math> is a composite hypothesis, the power of a test depends on each simple alternative in <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mtext>H</m:mtext>
    <m:mtext>1</m:mtext>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math>
.
               </para>

         <section id="sec_6">
	<definition id="def_2">
<term/>
	  <meaning>
A test, defined by a critical region <emphasis>C</emphasis> of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>, is <term>a uniformly most powerful test</term> if it is a most powerful test against each simple alternative in <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mtext>H</m:mtext>
    <m:mtext>1</m:mtext>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math>. The critical region <emphasis>C</emphasis> is called <term>a uniformly most powerful critical region of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math></term>.
	  </meaning>
	</definition>
         </section>

                 <para id="para_20">
Let now consider the example when the alternative is composite.
                </para>
<example id="ex_3"> 
                 <para id="para_21">
Let <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>,</m:mo><m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
    <m:mi>X</m:mi>
    <m:mi>n</m:mi>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math> be a random sample from <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>N</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mi>μ</m:mi><m:mo>,</m:mo><m:mn>36</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>. We have seen that when testing <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>50</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> against <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>55</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>, a best critical region <emphasis>C</emphasis> is defined by <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>C</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mrow><m:mo>{</m:mo> <m:mrow>
    <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
     <m:mrow>
      <m:msub>
       <m:mi>x</m:mi>
       <m:mn>1</m:mn>
      </m:msub>
      <m:mo>,</m:mo><m:msub>
       <m:mi>x</m:mi>
       <m:mn>2</m:mn>
      </m:msub>
      <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
       <m:mi>x</m:mi>
       <m:mi>n</m:mi>
      </m:msub>
      
     </m:mrow>
    <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>:</m:mo><m:mover accent="true">
     <m:mi>x</m:mi>
     <m:mo>¯</m:mo>
    </m:mover>
    <m:mo>≥</m:mo><m:mi>c</m:mi>
   </m:mrow> <m:mo>}</m:mo></m:mrow><m:mo>,</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> where <emphasis>c</emphasis> is selected so that the significance level is <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>. Now consider testing <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>50</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> against the one-sided composite alternative hypothesis <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>&gt;</m:mo><m:mn>50</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>. For each simple hypothesis in <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
</m:semantics>
</m:math>, say <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:msub>
    <m:mi>μ</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> the quotient of the likelihood functions is
               </para>
                 <para id="para_22">
<m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mtable columnalign="left">
   <m:mtr>
    <m:mtd>
     <m:mfrac>
      <m:mrow>
       <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
        <m:mrow>
         <m:mn>50</m:mn>
        </m:mrow>
       <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
      </m:mrow>
      <m:mrow>
       <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
        <m:mrow>
         <m:msub>
          <m:mi>μ</m:mi>
          <m:mn>1</m:mn>
         </m:msub>
         
        </m:mrow>
       <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
      </m:mrow>
     </m:mfrac>
     <m:mo>=</m:mo><m:mfrac>
      <m:mrow>
       <m:msup>
        <m:mrow>
         <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
          <m:mrow>
           <m:mn>72</m:mn><m:mi>π</m:mi>
          </m:mrow>
         <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
        </m:mrow>
        <m:mrow>
         <m:mo>−</m:mo><m:mi>n</m:mi><m:mo>/</m:mo><m:mn>2</m:mn>
        </m:mrow>
       </m:msup>
       <m:mi>exp</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mrow><m:mo>[</m:mo> <m:mrow>
        <m:mo>−</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
         <m:mrow>
          <m:mfrac>
           <m:mn>1</m:mn>
           <m:mrow>
            <m:mn>72</m:mn>
           </m:mrow>
          </m:mfrac>
          
         </m:mrow>
        <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mstyle displaystyle="true">
         <m:munderover>
          <m:mo>∑</m:mo>
          <m:mn>1</m:mn>
          <m:mi>n</m:mi>
         </m:munderover>
         <m:mrow>
          <m:msup>
           <m:mrow>
            <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
             <m:mrow>
              <m:msub>
               <m:mi>x</m:mi>
               <m:mi>i</m:mi>
              </m:msub>
              <m:mo>−</m:mo><m:mn>50</m:mn>
             </m:mrow>
            <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
           </m:mrow>
           <m:mn>2</m:mn>
          </m:msup>
          
         </m:mrow>
        </m:mstyle>
       </m:mrow> <m:mo>]</m:mo></m:mrow>
      </m:mrow>
      <m:mrow>
       <m:msup>
        <m:mrow>
         <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
          <m:mrow>
           <m:mn>72</m:mn><m:mi>π</m:mi>
          </m:mrow>
         <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
        </m:mrow>
        <m:mrow>
         <m:mo>−</m:mo><m:mi>n</m:mi><m:mo>/</m:mo><m:mn>2</m:mn>
        </m:mrow>
       </m:msup>
       <m:mi>exp</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mrow><m:mo>[</m:mo> <m:mrow>
        <m:mo>−</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
         <m:mrow>
          <m:mfrac>
           <m:mn>1</m:mn>
           <m:mrow>
            <m:mn>72</m:mn>
           </m:mrow>
          </m:mfrac>
          
         </m:mrow>
        <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mstyle displaystyle="true">
         <m:munderover>
          <m:mo>∑</m:mo>
          <m:mn>1</m:mn>
          <m:mi>n</m:mi>
         </m:munderover>
         <m:mrow>
          <m:msup>
           <m:mrow>
            <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
             <m:mrow>
              <m:msub>
               <m:mi>x</m:mi>
               <m:mi>i</m:mi>
              </m:msub>
              <m:mo>−</m:mo><m:msub>
               <m:mi>μ</m:mi>
               <m:mn>1</m:mn>
              </m:msub>
              
             </m:mrow>
            <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
           </m:mrow>
           <m:mn>2</m:mn>
          </m:msup>
          
         </m:mrow>
        </m:mstyle>
       </m:mrow> <m:mo>]</m:mo></m:mrow>
      </m:mrow>
     </m:mfrac>
     
    </m:mtd>
   </m:mtr>
   <m:mtr>
    <m:mtd>
     <m:mo>=</m:mo><m:mi>exp</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mrow><m:mo>[</m:mo> <m:mrow>
      <m:mo>−</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
       <m:mrow>
        <m:mfrac>
         <m:mn>1</m:mn>
         <m:mrow>
          <m:mn>72</m:mn>
         </m:mrow>
        </m:mfrac>
        
       </m:mrow>
      <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mrow><m:mo>{</m:mo> <m:mrow>
       <m:mn>2</m:mn><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
        <m:mrow>
         <m:msub>
          <m:mi>μ</m:mi>
          <m:mn>1</m:mn>
         </m:msub>
         <m:mo>−</m:mo><m:mn>50</m:mn>
        </m:mrow>
       <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mstyle displaystyle="true">
        <m:munderover>
         <m:mo>∑</m:mo>
         <m:mn>1</m:mn>
         <m:mi>n</m:mi>
        </m:munderover>
        <m:mrow>
         <m:msub>
          <m:mi>x</m:mi>
          <m:mi>i</m:mi>
         </m:msub>
         
        </m:mrow>
       </m:mstyle><m:mo>+</m:mo><m:mi>n</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
        <m:mrow>
         <m:msup>
          <m:mrow>
           <m:mn>50</m:mn>
          </m:mrow>
          <m:mn>2</m:mn>
         </m:msup>
         <m:mo>−</m:mo><m:msubsup>
          <m:mi>μ</m:mi>
          <m:mn>1</m:mn>
          <m:mn>2</m:mn>
         </m:msubsup>
         
        </m:mrow>
       <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
      </m:mrow> <m:mo>}</m:mo></m:mrow>
     </m:mrow> <m:mo>]</m:mo></m:mrow><m:mo>.</m:mo>
    </m:mtd>
   </m:mtr>
  </m:mtable>
  </m:semantics>
</m:math>
                </para>

                 <para id="para_23">
Now <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mn>50</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>/</m:mo><m:mi>L</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:msub>
      <m:mi>μ</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>≤</m:mo><m:mi>k</m:mi>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> if and only if <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mover accent="true">
    <m:mi>x</m:mi>
    <m:mo>¯</m:mo>
   </m:mover>
   <m:mo>≥</m:mo><m:mfrac>
    <m:mrow>
     <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mrow>
       <m:mo>−</m:mo><m:mn>72</m:mn>
      </m:mrow>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mi>ln</m:mi><m:mo>⁡</m:mo><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mi>k</m:mi>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
    </m:mrow>
    <m:mrow>
     <m:mn>2</m:mn><m:mi>n</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
      <m:mrow>
       <m:msub>
        <m:mi>μ</m:mi>
        <m:mn>1</m:mn>
       </m:msub>
       <m:mo>−</m:mo><m:mn>50</m:mn>
      </m:mrow>
     <m:mo>)</m:mo></m:mrow>
    </m:mrow>
   </m:mfrac>
   <m:mo>+</m:mo><m:mfrac>
    <m:mrow>
     <m:mn>50</m:mn><m:mo>+</m:mo><m:msub>
      <m:mi>μ</m:mi>
      <m:mn>1</m:mn>
     </m:msub>
     
    </m:mrow>
    <m:mn>2</m:mn>
   </m:mfrac>
   <m:mo>=</m:mo><m:mi>c</m:mi><m:mo>.</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
             </para>
                 <para id="para_24">
Thus the best critical region of size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math> for testing <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>0</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>50</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> against <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>H</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>:</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:msub>
    <m:mi>μ</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
     </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>, where <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>μ</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>&gt;</m:mo><m:mn>50</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>, is given by  
                </para>
                 <para id="para_25">
<m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>C</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mrow><m:mo>{</m:mo> <m:mrow>
    <m:mrow><m:mo>(</m:mo>
     <m:mrow>
      <m:msub>
       <m:mi>x</m:mi>
       <m:mn>1</m:mn>
      </m:msub>
      <m:mo>,</m:mo><m:msub>
       <m:mi>x</m:mi>
       <m:mn>2</m:mn>
      </m:msub>
      <m:mo>,</m:mo><m:mn>...</m:mn><m:mo>,</m:mo><m:msub>
       <m:mi>x</m:mi>
       <m:mi>n</m:mi>
      </m:msub>
      
     </m:mrow>
    <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>:</m:mo><m:mover accent="true">
     <m:mi>x</m:mi>
     <m:mo>¯</m:mo>
    </m:mover>
    <m:mo>≥</m:mo><m:mi>c</m:mi>
   </m:mrow> <m:mo>}</m:mo></m:mrow><m:mo>,</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math> where <emphasis/> is selected such that <m:math display="block">
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>P</m:mi><m:mrow><m:mo>(</m:mo>
    <m:mrow>
     <m:mover accent="true">
      <m:mi>X</m:mi>
      <m:mo>¯</m:mo>
     </m:mover>
     <m:mo>≥</m:mo><m:mi>c</m:mi><m:mo>;</m:mo><m:msub>
      <m:mi>H</m:mi>
      <m:mn>0</m:mn>
     </m:msub>
     <m:mo>:</m:mo><m:mi>μ</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>50</m:mn>
    </m:mrow>
   <m:mo>)</m:mo></m:mrow><m:mo>=</m:mo><m:mi>α</m:mi><m:mo>.</m:mo>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
              </para>
</example> 
         </section>
         </section>
         <section id="sec_7">
   <note type="Note That">
the same value of <emphasis>c</emphasis> can be used for each <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>μ</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>&gt;</m:mo><m:mn>50</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>
, but of course <emphasis>k</emphasis> does not remain the same. Since the critical region <emphasis>C</emphasis> defines a test that is most powerful against each simple alternative <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:msub>
    <m:mi>μ</m:mi>
    <m:mn>1</m:mn>
   </m:msub>
   <m:mo>&gt;</m:mo><m:mn>50</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>, this is a uniformly most powerful test, and <emphasis>C</emphasis> is a uniformly most powerful critical region if size <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>. Again if <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mi>α</m:mi>
</m:semantics>
</m:math>=0.05, then <m:math>
 <m:semantics>
  <m:mrow>
   <m:mi>c</m:mi><m:mo>≈</m:mo><m:mn>52.47</m:mn>
  </m:mrow>
 </m:semantics>
</m:math>. 
   </note>
                 <para id="para_26">

                </para>

                 <para id="para_27">

                </para>




         </section>

    <para id="delete_me">
       <!-- Insert module text here -->
    </para>   
  </content>
  
</document>
