第七章:参数估计

一、点估计

常用的点估计的方法:矩法、极大似然法、贝叶斯估计法、最小二乘法。这里只介绍前两种

矩估计法

理论依据:辛钦大数定律和依概率收敛的性质

通过求样本数据的k阶中心距或原点矩,并将其作为分布的中心距和原点矩并求参数。采取矩法(中心矩或远点矩)和k不同,估计的结果也不同。

极大似然法

极大化似然函数来估计函数的参数。


二、估计量的评选准则

1. 无偏性准则

要估计的参数\theta估计值\hat \theta如果满足:E(\hat \theta) = \theta,则称这个估计是无偏的。

纠偏方法

如果E(\hat \theta) = a \theta + b,则\frac{1}{a}(\hat \theta - b)就是\theta的无偏估计。

2. 有效性准则

有效性准则只针对无偏估计。对于两个无偏估计\hat \theta_1, \hat \theta_2,如果D(\hat \theta_1) \le D(\hat \theta_2),则称\hat \theta_1\hat \theta_2更有效。

3. 均方误差准则

如果\hat \theta\theta的点估计,并且方差存在,则称E(\hat \theta - \theta)^2是估计量的均方误差,记为Mse(\hat \theta)。如果\hat \theta\theta的无偏估计,则Mse(\hat \theta) = D(\hat \theta)。在实际应用中,均方误差准则比无偏性准则更重要。

4. 相合性准则

\hat \theta(X_1, X_2, \cdots, X_n)\theta的估计量,当n \rightarrow +\infty\hat \theta依概率收敛于\theta,即\forall \epsilon > 0, \lim_{n \rightarrow +\infty} P\{|\hat \theta_n - \theta| \ge \epsilon \} = 0成立,则称\hat \theta\theta的相合估计量或一致估计量。


三、区间估计

点估计给出的参数是一个值,即我们认为这个参数是这个值的可能性最大。

区间估计指的是对待估参数给出一个区间,例如我们有95%的把握认为,参数一定会落在这个区间内。

区间估计常用的一个手段是枢轴量法。

枢轴量法

枢轴量的定义和它与统计量的区别见:https://www.jianshu.com/p/a9dad5dc4f3f

描述

枢轴量法就是构造一个含有待估参数的、分布已知的变量x。然后通过查表法确定变量x在给定置信度下的区间范围,进而求出待估参数的范围。

例题

上述题目中,已知枢轴量Y的分布是卡方分布,假设a<Y<b。通过查表法得知卡方分布左右各位0.05的值,然后把均值带入求出lambda,然后平均寿命就知道了。


Neyman原则

置信区间的解往往是不唯一的。例如使得置信度为95%的a和b可能不唯一P\{a < \theta < b \} = 95\%。纽曼原则认为其中使得b-a最小的一个,即为最优解。在很多情况下,最优解不存在或者求解比较繁琐,我们就默认取双侧等大的区间,即置信度95%,即取0.025~0.975即可。


正态总体区间估计

常见的单变量正态总体下的枢轴量有:


这三个枢轴量分别允许我们:

(1)在已知总体方差的情况下求总体均值的区间。

(2)在均值方差都未知的情况下求均值的区间。

(3)在均值和方差都位置的情况下求方差。


常见的双变量正态总体下的枢轴量有:



非正态总体区间估计


注意若样本为非正态总体,则要求样本量足够大,因为这是中心极限定理满足的前提
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