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    ojs
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   <journal-title-group>
    <journal-title>
     Open Journal of Statistics
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    2161-718X
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    2161-7198
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/ojs.2024.145024
   </article-id>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    ojs-136998
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    <subj-group subj-group-type="heading">
     <subject>
      Articles
     </subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    A New Definition of P-Value Involving the Maximum Likelihood Estimator
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       H. W.
      </surname>
      <given-names>
       Corley
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
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    <addr-line>
     aCenter on Stochastic Modeling, Optimization, and Statistics (COSMOS), The University of Texas at Arlington, Arlington, USA
    </addr-line> 
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   <pub-date pub-type="epub">
    <day>
     30
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    <month>
     09
    </month>
    <year>
     2024
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   </pub-date> 
   <volume>
    14
   </volume> 
   <issue>
    05
   </issue>
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    546
   </fpage>
   <lpage>
    552
   </lpage>
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     <day>
      16,
     </day>
     <month>
      September
     </month>
     <year>
      2024
     </year>
    </date>
    <date date-type="published">
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      27,
     </day>
     <month>
      September
     </month>
     <year>
      2024
     </year> 
    </date> 
    <date date-type="accepted">
     <day>
      27,
     </day>
     <month>
      October
     </month>
     <year>
      2024
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   <permissions>
    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    We present here an alternative definition of the P-value for statistical hypothesis test of a real-valued parameter for a continuous random variable X. Our approach uses neither the notion of Type I error nor the assumption that null hypothesis is true. Instead, the new P-value involves the maximum likelihood estimator, which is usually available for a parameter such as the mean μ or standard deviation σ of a random variable X with a common distribution.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Hypothesis Testing
    </kwd> 
    <kwd>
      P-Value
    </kwd> 
    <kwd>
      Evidence
    </kwd> 
    <kwd>
      Statistics
    </kwd>
   </kwd-group>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-"></xref>A principal goal of statistics is to obtain evidence from data for comparing alternative decisions. For example, statistical evidence may allow one to decide that a population mean 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       μ 
     </mi> 
    </math> satisfies 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> as opposed to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> for some specified 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Unfortunately, evidence is an ambiguous concept in statistics, though <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-1">
     [1]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-7">
     [7]
    </xref> among others have attempted to define it. Currently, the P-value <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-8">
     [8]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-9">
     [9]
    </xref> is perhaps the most frequently applied measure of evidence used to reject or fail to reject a hypothesis. In Section 2, we review the standard P-value and the notion of a maximum likelihood estimator (MLE). We then propose the new MLE P-value involving the MLE of some parameter of interest. The MLE P-value is not related to significance levels and not defined under the assumption that the null hypothesis is true. Both the standard and new MLE P-values may be considered measures of evidence, but the latter is more intuitive. In Section 3, we present four examples and compare the two approaches.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. The Standard and MLE P-Values</title>
   <p>The notion of P-value is a fundamental tool in statistical inference and has been widely used for reporting outcomes of hypothesis tests. Yet in practice, the P-value is often misinterpreted, misused, or miscommunicated. Moreover, it does not unequivocally reflect the available evidence for the null hypothesis since H<sub>0</sub> is assumed to hold. In this section, we propose the new MLE P-value that may give different values in some cases than do existing definitions. The MLE P-value provides a simple and intuitive interpretation of P-value. Our definition appears applicable to a wide range of hypothesis testing problems and yields an interpretation of P-value as both a cardinal and ordinal measure of the evidence. We restrict our development to standard one-sided hypothesis testing, but Example 3 illustrates that the approach here can also be used for two-sided hypothesis testing.</p>
   <p>We first summarize the two standard ways of defining P-value for the general hypothesis test 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        ∉ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> with a parameter space 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> be a test statistic for a random sample 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> from a random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       X 
     </mi> 
    </math> with a single scalar parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math>. Denote the observed data for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math> as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Definition 1 (Definitions of P-value from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-10">
     [10]
    </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-11">
     [11]
    </xref>). Under the assumption that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is true, the P-value associated with the observed data 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math> is defined as either</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        PV 
      </mtext> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           Θ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          sup 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           Θ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(1)</p>
   <p>or</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        PV 
      </mtext> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           Θ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        inf 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(2)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the rejection region for a level of significance 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>Equation (1) is usually interpreted as follows. Under the assumption that H<sub>0</sub> is true, P-value is the probability that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is as least as extreme as its observed value 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. This interpretation can lead to the common misunderstanding that this definition of P-value is the probability that H<sub>0</sub> is true. On the other hand, under the assumption that H<sub>0</sub> is true, Equation (2) is based on significance levels (Type I Error probabilities) and can lead to the misunderstanding that P-value is only a measure of Type I Error and not related to the likelihood that H<sub>0</sub> is true.</p>
   <p>Both definitions lead to the question: how can the assumption that H<sub>0</sub> is true produce evidence that H<sub>0</sub> is true? The answer is that H<sub>0</sub> is rejected when there is a probability less than or equal to 0.05 (for example) that H<sub>0</sub> is true when it is assumed true. In other words, a contradiction involving probability is reached. For other issues with these definitions, see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-10">
     [10]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-12">
     [12]
    </xref>, for example. To address such issues, we utilize the well-known maximum likelihood estimator (MLE) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-13">
     [13]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-14">
     [14]
    </xref> and define a P-value utilizing the maximum likelihood estimator for the parameter under consideration.</p>
   <p>Definition 2 (Likelihood Function and MLE). Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> be sample data from a random sample 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> from a random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       X 
     </mi> 
    </math> with sample space 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       S 
     </mi> 
    </math> and real-valued parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math>. For the joint pdf 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of the random sample 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math>. For any sample data 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math>, the likelihood function of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> is defined as</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(3)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> in (3) is a function of the variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> for given data 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math>. The MLE 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> maximizes 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for the data sample 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math>; i.e., 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          arg 
        </mi> 
        <mi>
          max 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo> 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo> 
        </mo> 
        <mo> 
        </mo> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> in terms of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math>.</p>
   <p>Definition 3 (MLE P-value). Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> be observed random sample data for a random sample 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> from a continuous random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       X 
     </mi> 
    </math> with a single real-valued parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> and pdf 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> denote the MLE for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> with pdf 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. For the hypothesis test 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        ∉ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, the MLE P-value (MPV) at the sample data 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math> for the null hypothesis 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is defined as</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        MPV 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           Θ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Θ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mi>
            Y 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mtext>
        d 
      </mtext> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(4)</p>
   <p>where the integration is over the scalar values 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>In the integration of (4), 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> is estimated by the number MLE 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> from the sample data 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math>. Then the pdf 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of the MLE 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is integrated over the values 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> in the null hypothesis 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. For example, in the one-tailed hypothesis test 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, the set 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> would be 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. In this case (4), 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> approximates the frequentist probability that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, and so 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        MPV 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           Θ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> approximates the likelihood that is true. Any inaccuracies are due (i) to integrating over 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> since 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> has no prior or posterior distribution and (ii) to setting 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Both result from using the MLE 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> as a surrogate for the unknown parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math>. Doing so, however, utilizes the fact that distributions of MLEs for a parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> are often known for a continuous random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       X 
     </mi> 
    </math> with a common distribution such as the normal or exponential. In such cases, (4) may be analytically integrable. If not, a numerical integration could possibly be employed. However, only analytical integration is considered here.</p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Examples</title>
   <p>Four examples are now presented to illustrate the MLE P-value approach. The first two involve the normal random variable, and the third involves an exponential random variable. The fourth demonstrates a possible limitation of the method.</p>
   <p>Example 1. For a random sample of size 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math>, consider the hypothesis test 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> for the parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       μ 
     </mi> 
    </math> of a normal random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. In this case, we rewrite 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        MPV 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           Θ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        MPV 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. We also show that (4) gives the standard P-value for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Result 1. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> be a random sample from a random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with unknown 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       μ 
     </mi> 
    </math>, and consider the one-sided hypothesis test 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ¯ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> be the sample mean for sample values 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. When 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is known,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        MPV 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msqrt> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msqrt> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ; 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(5)</p>
   <p>and when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is unknown,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        MPV 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msqrt> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msqrt> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(6)</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-"></xref>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the cdf for the standard normal distribution and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the cdf for the student t distribution with n − 1 degrees of freedom.</p>
   <p>Proof. When 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is known, to prove (5) we use the fact <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-9">
     [9]
    </xref> that the MLE 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       μ 
     </mi> 
    </math> is the sample mean 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. The integral of (4) therefore becomes</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msqrt> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msqrt> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(7)</p>
   <p>Substituting 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ¯ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       μ 
     </mi> 
    </math> in (7) gives (5). When 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is unknown, Equation (6) follows from the definition of the student t distribution <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-9">
     [9]
    </xref>. ■</p>
   <p>Numerically, when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        9 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        12 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        13 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, the MLE P-value of (5) for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            12 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            13 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≃ 
      </mo> 
      <mo> 
      </mo> 
      <mn>
        0.067 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> from the standard normal table <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-9">
     [9]
    </xref>. If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        25 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> instead, the MLE P-value of (5) is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            12 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            13 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext> 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≃ 
      </mo> 
      <mn>
        0.006 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and it is much less likely that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. It should be noted that the right sides of (5) and (6) are the standard P-values for the hypothesis test 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> using the definition of (2). In particular, the usual test statistic for this case is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo> 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msqrt> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msqrt> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> with a critical region of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-9">
     [9]
    </xref>, where α is the level of significance, i.e., the probability of committing a Type I error. The P-value is then the lowest level of α for which the observed z is significant. But this lowest level of α in standard hypothesis testing is simply 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo> 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msqrt> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msqrt> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msqrt> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msqrt> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, which is the right side of (5).</p>
   <p>Example 2. For a random sample of size 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math>, consider the hypothesis test 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> for the variance 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> of a normal random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. From <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-9">
     [9]
    </xref>, the MLE for the variance of a normal distribution is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, so 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <msup> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, from which we have the following.</p>
   <p>Result 2. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> be a random sample from a random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with unknown 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, and consider the one-sided hypothesis test 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>. Then the integral of (4) becomes</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        NPV 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           χ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <msubsup> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(8)</p>
   <p>Proof. From <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-9">
     [9]
    </xref>, the MLE 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> of a normal distribution is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> and so 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <msup> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Hence</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <msup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <msubsup> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           χ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <msubsup> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(9)</p>
   <p>Substituting 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo> 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           χ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <msubsup> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> in (9) yields (8). ■</p>
   <p>Numerically, when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        10 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        9 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, the MLE P-value of (8) for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> becomes 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           χ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          4.94 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≃ 
      </mo> 
      <mn>
        0.16 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Example 3. In this example, we illustrate that the MLE approach is applicable in two-sided hypothesis testing. For a random sample of size 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math>, consider the hypothesis test 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        ≠ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> for the parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       μ 
     </mi> 
    </math> of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       σ 
     </mi> 
    </math> known. To be more realistic, we modify this test to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        ∉ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       δ 
     </mi> 
    </math> is an acceptable tolerance level, i.e., an acceptable deviation from 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. In this case, (4) becomes</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        MPV 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msqrt> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msqrt> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msqrt> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msqrt> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(10)</p>
   <p>Numerically, when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        25 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        12 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        16 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        12.3 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, the MLE P-value of (10) becomes 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0.25 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1.00 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≃ 
      </mo> 
      <mn>
        0.4400 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Example 4. Let the random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       X 
     </mi> 
    </math> have an exponential distribution with pdf 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, with parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. For a random sample of size 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math>, consider the hypothesis test 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> vs 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. From <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-15">
     [15]
    </xref>, the MLE for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       λ 
     </mi> 
    </math> is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. It can be shown <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-16">
     [16]
    </xref> that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        ¯ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> for the exponential random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       X 
     </mi> 
    </math> follows the gamma distribution 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Γ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Hence 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Y 
     </mi> 
    </math> follows an inverse gamma distribution <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-16">
     [16]
    </xref>, so the right side of (4) becomes the regularized gamma function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Q 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, which is available in various software packages such as MATLAB.</p>
   <p>Example 5. To illustrate the difficulty of finding the pdf 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for MLE 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> in the integral of (4), consider the random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       X 
     </mi> 
    </math> with pdf 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and the parameter 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Then it can be shown <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136998-9">
     [9]
    </xref> that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mi>
          ln 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, whose pdf is difficult to determine.</p>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Conclusions</title>
   <p>The MLE P-value defined here gives a value that estimates the probability that a one-sided null hypothesis on a single parameter is true. Two-sided hypotheses can be similarly treated using tolerance levels as in Example 3. In the approach of this paper, the MLE 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> may be thought of as a new type of test statistic that is integrated over 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, while its numerical value 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> from the data 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math> is used to estimate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> in this integration. Obtaining such an approximation of the probability that the null hypothesis is true is, in fact, the ultimate goal of hypothesis testing. Certainty is not possible. But given the MLE P-value, a decision maker would need to decide if this value is sufficiently large to accept the null hypothesis. Different decision makers might judge a given MLE P-value probability differently, but a metric for the decision has now been provided.</p>
   <p>The principal limitation of the analytical approach here is that the pdf of the maximum likelihood estimator needs to be both known and reasonable to integrate. Future work should be directed at the numerical integration of these integrals. Tables could be developed for certain parameters of particular random variables 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> Although MLEs have been used here as the surrogate for single parameters, other estimators could also be used. The advantage of MLEs is that they are well-studied and often immediately available. Finally, an approach similar to that of this paper could be applied to hypothesis testing for parameters of discrete random variables.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>Acknowledgements</title>
   <p>The author thanks his former student Maryham Moghimi for her discussion about statistics and the P-value.</p>
  </sec>
 </body><back>
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