范 光,李廣明
(1.十堰職業(yè)技術學院公共課部湖北十堰442000;2.丹江口實驗中學湖北丹江口)
估計理論是數(shù)理統(tǒng)計學的重要內(nèi)容之一,隨機變量 的數(shù)字特征同它的概率分布中的參數(shù)有一定關系,因而,對數(shù)字特征的估計問題,稱之為參數(shù)的估計問題。
矩法估計量:設總體ξ的分布函數(shù)F(x;θ1,…,θl)中有l(wèi)個未知參數(shù),假定總體ξ的l階原點矩E(ξl)存在,并記
(k=1,2,…,l),由下列方程組
對總體ξ進行n次重復的、獨立的觀察,得到總體ξ的一個簡單隨機樣本ξ1,ξ2,…,ξn,這n個隨機變量相互獨立,并且與總體ξ服從相同的分布。
定義1 設ξ1,ξ2,…,ξn是n個隨機變量,F(xiàn)ξ1,ξ2,…,ξn(x1,x2,…,xn)及Fξi(xi)分別為(ξ1,ξ2,…,ξn),ξi(i = 1,2,…,n)的 分 布 函 數(shù), 若 對 任 意 實 數(shù) x1,x2,…,xn, 有 Fξ1,ξ2,…,ξn(x1,x2,…,xn)=Fξ1(x1)Fξ2(x2)…Fξn(xn)則稱ξ1,ξ2,…,ξn是相互獨立的[1]133。
由ξ1,ξ2,…,ξn的獨立性可知根據(jù)定義1,ξk1,ξk2,…,ξkn相互獨立。
定理2 (辛欽定理)[2]對于獨立同分布隨機變量序列ξ1,ξ2,…,ξn,…如果數(shù)學期望Eξi=μ(i=1,2,…)存在,則
定義2 設ξ1,ξ2,…,ξn,…為一隨機變量序列,若對于任意S個隨機變量ξi1,ξi2,…,ξin,…相互獨立,則稱隨機變量序列ξ1,ξ2,…,ξn,…是相互獨立的隨機變量序列[1]133。
顯然,如果ξi與ξ同分布,那么與ξk同分布。
其次,
因此,樣本k階原點矩是總體k階原點矩μk的無偏估計量[3]。
綜合以上,得到矩估計法:
設總體ξ的分布中含有未知參數(shù)θ1,θ2,…,θk,ξ1,ξ2,…,ξn是來自總體ξ的一個樣本,取樣本矩作為總體矩的估計量,注意到總體矩是未知參數(shù)的函數(shù),有
求這個方程組的解,得θi=θi(ξ1,ξ2,…,ξn),(i=1,2,…,n),于是未知參數(shù)θi的估計量為=θi(ξ1,ξ2,…,ξn),(i=1,2,…,n)。
例 假設隨機變量X服從區(qū)間[a,b]上的均勻分布,參數(shù)a,b未知,X1,…,Xn是來自X的一個樣本,求參數(shù)a與b的矩估計。
解 首先,我們需要將被估計的參數(shù)a與b分別表示為總體矩的函數(shù)。記EX=μ,DX=σ2則有
于是可以建立關于a與b的方程組
解出
因此 a與b矩估計分別為
其中
當進行矩估計時,如果被估計的參數(shù)不是總體矩本身而是總體矩的函數(shù)時,應該首先將被估計的未知參數(shù)θ表示為總體矩的函數(shù),然后再用樣本相應矩的同一函數(shù)θ作為該參數(shù)θ的矩估計,這往往是矩估計方法的關鍵所在。
[1]中山大學數(shù)學力學系.概率論及數(shù)理統(tǒng)計[M].北京:高等教育出版社,1980.
[2]周概容.概率論與數(shù)理統(tǒng)計[M].北京:高等教育出版社,1984:378.
[3]盛 驟.概率論與數(shù)理統(tǒng)計[M].北京:高等教育出版社,2004:189.