题目
设总体X:B(m,p),X_(1),X_(2),...,X_(n)是来自总体X的样本,则未知参数p的极大似然估计量为(). A. overline(X) B. (overline(X))/(m) C. overline(X)-1 D. (overline(X)-1)/(m)
设总体$X:B(m,p)$,$X_{1},X_{2},\cdots,X_{n}$是来自总体X的样本,则未知参数$p$的极大似然估计量为().
A. $\overline{X}$
B. $\frac{\overline{X}}{m}$
C. $\overline{X}-1$
D. $\frac{\overline{X}-1}{m}$
A. $\overline{X}$
B. $\frac{\overline{X}}{m}$
C. $\overline{X}-1$
D. $\frac{\overline{X}-1}{m}$
题目解答
答案
二项分布 $ B(m, p) $ 的似然函数为:
\[ L(p) \propto p^{\sum x_i} (1-p)^{mn - \sum x_i} \]
取对数并求导得:
\[ \frac{d\ln L(p)}{dp} = \frac{\sum x_i}{p} - \frac{mn - \sum x_i}{1-p} = 0 \]
解得:
\[ p = \frac{\sum x_i}{mn} = \frac{\overline{X}}{m} \]
或利用期望 $ E(X) = mp $,用样本均值 $ \overline{X} $ 估计期望值,得:
\[ p = \frac{\overline{X}}{m} \]
因此,参数 $ p $ 的极大似然估计量为 $\boxed{B}$。
解析
考查要点:本题主要考查二项分布参数的极大似然估计方法,需要掌握极大似然估计的基本步骤,以及二项分布的期望性质。
解题核心思路:
- 极大似然估计的关键是构造似然函数,通过对数转换和求导找到使概率最大的参数值。
- 对于二项分布$B(m,p)$,其期望为$E(X) = mp$,可用样本均值$\overline{X}$估计期望,从而快速得到$p$的估计量。
破题关键点:
- 似然函数的构造:将独立样本的概率相乘,忽略常数项后简化表达式。
- 对数似然函数的求导:通过求导并令导数为零,解方程得到$p$的估计值。
- 利用期望性质:直接通过$E(X) = mp$,用样本均值$\overline{X}$代入求解。
极大似然估计推导
-
构造似然函数
样本$X_1, X_2, \dots, X_n$来自$B(m,p)$,每个样本的概率为:
$P(X_i = x_i) = \binom{m}{x_i} p^{x_i} (1-p)^{m - x_i}$
似然函数为:
$L(p) = \prod_{i=1}^n \binom{m}{x_i} p^{x_i} (1-p)^{m - x_i}$
忽略常数项$\binom{m}{x_i}$后,简化为:
$L(p) \propto p^{\sum_{i=1}^n x_i} (1-p)^{nm - \sum_{i=1}^n x_i}$ -
对数似然函数
取自然对数:
$\ln L(p) = \left( \sum_{i=1}^n x_i \right) \ln p + (nm - \sum_{i=1}^n x_i) \ln (1-p)$ -
求导并解方程
对$p$求导并令导数为零:
$\frac{d \ln L(p)}{dp} = \frac{\sum x_i}{p} - \frac{nm - \sum x_i}{1-p} = 0$
解得:
$p = \frac{\sum_{i=1}^n x_i}{nm} = \frac{\overline{X}}{m}$
期望性质法
二项分布的期望为$E(X) = mp$,用样本均值$\overline{X}$估计期望:
$\overline{X} = mp \implies \hat{p} = \frac{\overline{X}}{m}$