2[1].2估計(jì)量的評(píng)選標(biāo)準(zhǔn)

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1、§2估計(jì)量的評(píng)選標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題:用不同的方法求出的同一參數(shù)的估計(jì)量可能不同,哪個(gè)估計(jì)量更好?怎樣衡量?2.1無(wú)偏估計(jì)引例:有一大批產(chǎn)品,廢品率為未知,現(xiàn)任取件產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn),獲取子樣觀測(cè)值,構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量來(lái)估計(jì)未知參數(shù).如果,則不利于產(chǎn)品賣(mài)方;如果,則不利于產(chǎn)品買(mǎi)方。事實(shí)上,的值隨每次抽樣結(jié)果而變,因此自然希望抽樣檢驗(yàn)長(zhǎng)期進(jìn)行的話,在平均意義下能有一個(gè)不偏不倚的結(jié)果,即.——這就是估計(jì)量的無(wú)偏性要求。定義:設(shè)是未知參數(shù)的估計(jì)量,①若,則稱是的無(wú)偏估計(jì)(unbiasedestimator),簡(jiǎn)記為UE;②若,則稱是的有偏估計(jì)(biasedestimator);③若,則稱是的漸近無(wú)偏

2、估計(jì)(asymptoticunbiasedestimator).例2.2.1是來(lái)自母體的一個(gè)子樣,證明:是的無(wú)偏估計(jì),但子樣方差不是的無(wú)偏估計(jì)。證明:,故是的無(wú)偏估計(jì);故不是的無(wú)偏估計(jì),但由于故是的漸近無(wú)偏估計(jì).為得的無(wú)偏估計(jì),對(duì)進(jìn)行修正(稱為糾偏),令:則.即是的無(wú)偏估計(jì),此即修正樣本方差.例2.2.2設(shè)母體,則是的無(wú)偏估計(jì).例2.2.3是來(lái)自母體的一個(gè)子樣,證明:是的無(wú)偏估計(jì)。證明:,故即:是的無(wú)偏估計(jì)。證畢.例2.2.4,①的矩估計(jì)量,②的最大似然估計(jì),它們是的無(wú)偏估計(jì)嗎?解:①,故是的無(wú)偏估計(jì).②是來(lái)自母體的一個(gè)子樣,故(1)代入(1)式得:.不是的無(wú)偏估計(jì),

3、只是一個(gè)漸近無(wú)偏估計(jì).說(shuō)明:①對(duì)進(jìn)行糾偏,令:,則,即為的無(wú)偏估計(jì)。②同一參數(shù)的無(wú)偏估計(jì)并不唯一?!绾卧龠M(jìn)一步判別各無(wú)偏估計(jì)量的好壞?2.2優(yōu)效估計(jì)(1)有效性定義:設(shè)都是的無(wú)偏估計(jì),若對(duì)于任意子樣容量n有,則稱比有效(efficiency)。例2.2.5在上例中,的兩個(gè)無(wú)偏估計(jì)與哪個(gè)更有效?解:其中,故更有效.例2.2.6是來(lái)自母體的一個(gè)子樣,未知,記,,證明:都是的無(wú)偏估計(jì),其中最有效。證明:故:都是的無(wú)偏估計(jì),,即:中最有效。證畢(2)最小方差無(wú)偏估計(jì)定義:若的一切具有二階矩的無(wú)偏估計(jì)中,滿足:對(duì)的任意無(wú)偏估計(jì),都有,則稱是的最小方差無(wú)偏估計(jì)(minimum

4、varianceunbiasedestimator)。用定義判定一個(gè)估計(jì)量是否最小方差無(wú)偏估計(jì)一般較難,下面討論無(wú)偏估計(jì)量的方差的下界。(3)羅-克拉美(R-C)不等式①對(duì)于連續(xù)母體情形,有定理:設(shè)是實(shí)數(shù)軸上的一個(gè)開(kāi)區(qū)間,是母體的一個(gè)分布密度函數(shù)族,是來(lái)自母體的子樣,是未知參數(shù)的無(wú)偏估計(jì),如果母體及滿足正則條件:(ⅰ)集合:與無(wú)關(guān);(ⅱ)存在,且對(duì)中的一切有:,及其中;(ⅲ)則有不等式此不等式稱為R-C不等式,稱為R-C下界.例如:指數(shù)分布的母體滿足條件(ⅰ),而均勻分布的母體不滿足.②對(duì)于離散母體情形,類似條件下有其中.③有關(guān)計(jì)算中,有時(shí)用到如下等式:對(duì)連續(xù)型母體,

5、對(duì)離散型母體,(4)優(yōu)效估計(jì)定義:①若的無(wú)偏估計(jì)的方差達(dá)到R-C下界,即,則稱是的優(yōu)效估計(jì)(optimalefficientestimator);②若的無(wú)偏估計(jì)為,則稱為的(有)效率(efficiency),顯然,優(yōu)效估計(jì)的(有)效率為1);③若的無(wú)偏估計(jì)滿足:,則稱是的漸近優(yōu)效估計(jì)(asymptoticoptimalefficientestimator).例2.2.7,問(wèn)是否為未知參數(shù)的優(yōu)效估計(jì)?解:①,故是的無(wú)偏估計(jì).②③求R-C下界母體分布律為,故即:是的優(yōu)效估計(jì).例2.2.8設(shè)母體的分布密度為,問(wèn)是否為未知參數(shù)的優(yōu)效估計(jì)?解:①,故是的無(wú)偏估計(jì).②.③求R-C

6、下界即:是的優(yōu)效估計(jì).例2.2.9,問(wèn)是否分別為的優(yōu)效估計(jì)?解:(?。?duì)于,①,故是的無(wú)偏估計(jì).②.③求R-C下界母體分布密度為,故(1)由(1)得:,故即:是的優(yōu)效估計(jì).(ⅱ)對(duì)于①,故是的無(wú)偏估計(jì).②,,.③求R-C下界由(1)式知:(2)從而,故不是的優(yōu)效估計(jì).但,故是的漸近優(yōu)效估計(jì).注:①事實(shí)上可以證明,已經(jīng)是的最小方差無(wú)偏估計(jì),這說(shuō)明的優(yōu)效估計(jì)不存在.②在滿足正則條件的估計(jì)量族范圍內(nèi),優(yōu)效估計(jì)是最小方差無(wú)偏估計(jì).2.3相合估計(jì)事實(shí)上,與子樣容量有關(guān),對(duì)于估計(jì)量的無(wú)偏性、有效性的討論都是在取定的情形下進(jìn)行的。而當(dāng)時(shí),形成一個(gè)隨機(jī)變量序列,自然希望依概率收斂于待

7、估參數(shù)本身。(1)定義:若當(dāng)時(shí),,則稱是的相合估計(jì)(consistentestimator,或稱為一致估計(jì)).這樣,充分大時(shí)(即對(duì)于大子樣),與充分接近幾乎是必然的,從而可以用一次抽樣所得的去估計(jì).(2)結(jié)論:①,分別是的相合估計(jì).②也是的相合估計(jì).證明:①Ch1§1已證:時(shí),,故:,分別是的相合估計(jì).②因?yàn)?數(shù)列,由依概率收斂的性質(zhì)知,故:也是的相合估計(jì).常用估計(jì)量的優(yōu)良特性:無(wú)偏性漸進(jìn)無(wú)偏性一致性(相合性)有效性優(yōu)效估計(jì)漸進(jìn)優(yōu)效估計(jì)最小方差無(wú)偏估計(jì)√√母體是0-1分布、指數(shù)分布、正態(tài)分布時(shí)√√母體是正態(tài)分布時(shí)母體是正態(tài)分布時(shí)√√

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