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(三)估计量的评选标准
1.引入原因
对于同一参数,用不同的估计方法求出的估计量可能不同。
2.无偏性
(1)定义
设是总体X的一个样本,(是的取值范围)是包含在总体X的分布中的待估参数,若参数的估计量的数学期望存在,且对于任意有,则称是的无偏估计量。
(2)意义
在科学技术中,称为以作为的估计的系统误差。无偏估计的实际意义就是无系统误差。
(3)说明
一个未知参数可以有不同的无偏估计量。
3.有效性
设是总体X的一个样本,(是的取值范围)是包含在总体X的分布中的待估参数,与都是的无偏估计量,若对于任意,有,且至少对于某一个上式中的不等号成立,则称较有效。如果对于固定的n,达到最小值,则称为的有效估计量。
4.相合性(一致性)
设是总体X的一个样本,(是的取值范围)是包含在总体X的分布中的待估参数,为参数的估计量,若对于任意,当时依概率收敛于,即对于任意的,有,则称为的相合估计量(一致估计量)。
5.样本k阶原点矩与样本方差是总体k阶原点矩与总体方差的无偏、一致估计。
(四)区间估计
1.定义
设总体X的分布函数含有一个未知参数,(是可能取值的范围),对于给定值(),若由来自X的样本确定的两个统计量和(),对于任意满足,则称随机区间是的置信水平为的置信区间,和分别称为置信水平为的双侧置信区间的置信下限和置信上限,称为置信水平(置信度)。置信区间的长度确定精确程度,置信区间的概率确定可信程度。
说明:
(a)当X是连续型随机变量时,对于给定的,总可以按要求求出置信区间,而当X是离散型随机变量时,对于给定的,常常找不到区间使得恰为,此时可以去找区间使得至少为,且尽可能接近。
(b)置信区间是一个随机区间,的正确含义是随机区间包含(即是动态的,是静态的)的概率为。
2.构造未知参数的置信区间的方法:
(1)寻求一个样本和未知参数的函数,使的W的分布已知且不依赖于以及其他未知参数,称W为枢轴量(枢轴量是随机变量,但不是统计量。称为枢轴量是因为由该随机变量可转化出未知参数的(随机)取值区间)。
(2)对于给定的置信水平,确定两个常数a,b使得。
(3)将转化为等价形式,则有,那么就是的一个置信水平为的置信区间。
总结为:
(1)确定随机变量:确定分布已知的随机变量(含有样本和待估计的参数);
(2)构造大概率事件:根据随机变量的分布和置信度,确定分位数以构造大概率事件;
(3)进行等价变形:对大概率事件进行等价变形得到待估计参数的不等式;
(4)代入样本值:将样本值代入(3)中的不等式得到待估计参数的置信区间。
(五)单侧置信区间
对于给定值(),若由样本确定的统计量,对于任意满足,称随机区间是的置信水平为的单侧置信区间,称为的置信水平为的单侧置信下限。
若统计量对于任意满足,称随机区间是的置信水平为的单侧置信区间,称为的置信水平为的单侧置信上限。
(六)正态总体均值、方差的置信区间与单侧置信限(置信水平为)
(1)上述5个区间估计构造置信区间时所选择的随机变量(枢轴量)分别对应正态总体的样本均值与样本方差的分布中的5种分布;
(2)枢轴量与待估参数均成反比。
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