2.1
已知
- 总体 X 的期望 EX=0, 方差 DX=σ2,
- X1,⋯,Xn 为其简单样本,
- 均值为 Xˉ, 方差为 S2.
则 σ2 的无偏估计量为 ___ .
(A) nXˉ2+S2
(B) 21nXˉ2+21S2
(C) 31nXˉ2+S2
(D) 41nXˉ2+41S2
解
由于
EXˉ=EX=0,
DXˉ=nσ2,
E(Xˉ2)=DXˉ+(EXˉ)2=nσ2,
ES2=σ2,
所以
E(nXˉ2+S2)=n⋅nσ2+σ2=2σ2.
则
E(21nXˉ2+21S2)=σ2
故 21nXˉ2+21S2 为 σ2 无偏估计.
应选 (B).
2.2
设 X1,X2,⋯,Xn 是取自总体的样本, 为了估计总体方差 σ2, 我们利用统计量
σ2=Ki=1∑n−1(Xi+1−Xi)2
则 K= ___ 时, σ2 是 σ2 的无偏估计量.
解
由题意 E(σ2)=σ2.
因为
E(Xi+1−Xi)2=D(Xi+1−Xi)+[E(Xi+1−Xi)]2=(DXi+1+DXi)+(EXi+1−EXi)2=(σ2+σ2)+0=2σ2.
所以
E(σ2)=Ki=1∑n−1E(Xi+1−Xi)2=Ki=1∑n−12σ2=2K(n−1)σ2.
故 K=2(n−1)1.
2.3
设样本 X1,X2,⋯,Xn 来自于参数为 λ 的泊松分布.
试证明 Xˉ 与 S2=n−11i=1∑n(Xi−Xˉ)2 都是 λ 的无偏估计,且对任一 a 值, 0≤a≤1,统计量 aXˉ+(1−a)S2 也是 λ 的无偏估计.
证
因为总体 X∼P(λ),故 E(X)=λ,D(X)=λ. 而
E(Xˉ)=E(X)=λ,E(S2)=D(X)=λ,
由无偏性定义, Xˉ 与 S2 都是 λ 的无偏估计.
当 0≤a≤1 时,
E[aXˉ+(1−a)S2]=aE(Xˉ)+(1−a)E(S2)=aλ+(1−a)λ=λ.
故 aXˉ+(1−a)S2 也是 λ 的无偏估计.
2.4
已知总体 X 的概率密度为
f(x)={θ1e−θx,0,x>0x≤0
其中未知参数 θ>0.
设 X1,X2,⋯,Xn 为取自总体 X 的一个样本,
-
求 θ 的最大似然估计量;
-
试问该估计量是否为无偏估计量?说明理由.
解
(1)
设 x1,x2,⋯,xn 为相应于样本 X1,X2,⋯,Xn 的一个样本值,似然函数为
L(θ)=⎩⎨⎧θn1e−θ1i=1∑nxi,0,x1,x2,⋯,xn>0, 其他
当 x1,x2,⋯,xn>0 时,有
lnL(θ)=−nlnθ−θ1i=1∑nxi.
将上式对 θ 求导数并令其等于零,得
dθdlnL(θ)=−θn+θ21i=1∑nxi=0.
解得 θ 的最大似然估计值为 θ=n1i=1∑nxi=xˉ.
因此, θ 的最大似然估计量为 θ=Xˉ.
(2)
由于
E(θ)=E(Xˉ)=E(n1i=1∑nXi)=n1i=1∑nE(Xi)=E(X),
而 X 服从指数分布, E(X)=θ, 所以
E(θ)=θ,
故 θ=Xˉ 为未知参数 θ 的无偏估计量.
2.5
设总体 X 的概率密度为
f(x;θ)=⎩⎨⎧2θ1,2(1−θ)1,0,0<x<θθ≤x<1 其他
其中参数 θ(0<θ<1) 未知, X1,X2,⋯,Xn 是来自总体 X 的简单随机样本, Xˉ 是样本均值.
-
求参数 θ 的矩估计量 θ;
-
判断 4Xˉ2 是否为 θ2 的无偏估计量, 并说明理由.
解
(1)
E[X]=∫−∞+∞xf(x;θ)dx=∫0θ2θxdx+∫θ12(1−θ)xdx=41+2θ.
令 Xˉ=EX, 即
Xˉ=41+2θ,
得 θ 的矩估计量为
θ=2Xˉ−21.
(2)
因为
E(4Xˉ2)=4EXˉ2=4[DXˉ+(EXˉ)2]=4[n1DX+(41+21θ)2]=n4DX+41+θ+θ2.
又 DX≥0,θ>0,所以
E(4Xˉ2)>θ2,
即 E(4Xˉ2)=θ2, 因此 4Xˉ2 不是 θ2 的无偏估计量.