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定义:用样本X1,X2,⋯,Xn构造的统计量θ^(X1,X2,⋯,Xn)来估计参数θ称为点估计,统计量θ^(X1,X2,⋯,Xn)称为估计量
估计量是随机变量,它所取得的观测值θ^(x1,x2,⋯,xn)称为估计量,有时将θ的估计量和估计值统称为θ的估计
定义:设θ^是θ的估计量,如果E(θ^),则称θ^=θ^(X1,X2,⋯,Xn)是未知参数θ的无偏估计量
例1:设总体X的E(X)=μ,D(X)=σ2,从来自总体X的样本X1,X2,⋯,Xn得样本均值Xˉ=n1i=1∑nXi和样本方差S2=n−11i=1∑n(Xi−Xˉ)2,试证S2是σ2的无偏估计
E(S2)=n−11E{i=1∑n[(Xi−μ)−(Xˉ−μ)]2}=n−11E{i=1∑n[(Xi−μ)2−2(Xi−μ)(Xˉ−μ)+(Xˉ−μ)2]}=n−11E[i=1∑n(Xi−μ)2−n(Xˉ−μ)2]=n−11[i=1∑nE(Xi−μ)2−nE(Xˉ−μ)2]=n−11[nσ2−nD(Xˉ)]=σ2
之前做过用i=1∑n(Xi−Xˉ)2=i=1∑nXi2−nXˉ2做的,这里不再赘述
i=1∑n(Xi−Xˉ)2i=1∑n(Xi−Xˉ)2=i=1∑nXi2−nXˉ2=i=1∑n(Xi−μ)2−n(Xˉ−μ)2
这两个公式都很重要
定义:设θ1^和θ2^都是θ的无偏估计量,且D(θ1^)≤D(θ2^),则称θ1^比θ2^更有效,或θ1^比θ2^更有效估计量
例2:设总体的数学期望和方差分别为μ和σ2,X1,X2是来自总体X的样本。记X~=(1−a)X1+aX2,确定a,使D(X~)最小
E(X~)D(X~)=(1−a)E(X1)+aE(X2)=μ=(1−a)2D(X1)+a2D(X2)=[(1−a)2+a2]σ2
显然当a=21时D(X~)最小
可以证明如果样本为X1,X2,⋯,Xn时,μ的估计Xˉ=n1i=1∑nXi是形如
X~=i=1∑naiXi(其中i=1∑nai=1)
的估计中最有效的
定义:设θ~(X1,X2,⋯,Xn)是θ的估计,如果θ~依概率收敛于θ,则称θ~(X1,X2,⋯,Xn)为θ的一致估计量
例3:设总体X的概率密度为
f(x;θ)=⎩⎨⎧3θ2x0θ<x<2θ其他
其中θ是未知参数,X1,X2,⋯,Xn为来自总体的简单随机样本,已知E(ci=1∑nXi2)=θ2,则c=()
E(ci=1∑nXi2)=ci=1∑nE(Xi2)=cnE(X2)=cn∫θ2θx2f(x;θ)dx=cn∫θ2θ3θ22x3dx=cn⋅25θ2=θ2⇒c=5n2
例4:设总体X的概率密度为
f(x)={2e−x(x−θ)0x>θx≤θ
其中θ>0是未知参数,从总体X中抽取简单随机样本X1,X2,⋯,Xn,记θ^=min{X1,X2,⋯,Xn}
F(x)=P{X≤x}=∫−∞xf(x)dx=⎩⎨⎧∫0x2e−2(x−θ)dx=1−e−2(x−θ)0x>θx≤θ
- 求统计量θ^的分布函数Fθ^(x)
Fθ^(X)=P{θ^≤x}=P{min(X1,X2,⋯,Xn)≤x}=1−P{min(X1,X2,⋯,Xn)>x}=1−P{X1>x,X2>x,⋯,Xn>x}=1−P{X1>x}P{X2>x}⋯P{Xn>x}=1−[1−F(x)]n={1−e2n(x−θ)0x>θx≤θ
- 如果用θ^作为θ的估计量,讨论它是否具有性质Eθ^=θ
fθ^(x)Eθ^=Fθ^′(x)={2ne−2n(x−θ)0x>θx≤θ=∫−∞+∞xfθ^(x)dx=∫0+∞x⋅2ne−2n(x−θ)dx=θ+2θ1=θ
所以不具有性质Eθ^=θ