设 hat(theta)_1, hat(theta)_2 是参数 theta 的两个相互独立的无偏估计量,且 D(hat(theta)_1)= 2D(hat(theta)_2) 。使 k_1hat(theta)_1 + k_2hat(theta)_2 也是 theta 的无偏估计量,并且在所有这样形状的估计量中方差最小的 k_1 和 k_2 为()。A. k_1 = (5)/(6), k_2 = (1)/(6)B. k_1 = (2)/(3), k_2 = (1)/(3)C. k_1 = (1)/(3), k_2 = (2)/(3)D. k_1 = (1)/(6), k_2 = (5)/(6)
A. $k_1 = \frac{5}{6}, k_2 = \frac{1}{6}$
B. $k_1 = \frac{2}{3}, k_2 = \frac{1}{3}$
C. $k_1 = \frac{1}{3}, k_2 = \frac{2}{3}$
D. $k_1 = \frac{1}{6}, k_2 = \frac{5}{6}$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查无偏估计量的线性组合及其方差最小化的条件。需要结合无偏性条件和方差公式,通过优化方法找到最优系数。
解题核心思路:
- 无偏性条件:线性组合的系数之和必须为1。
- 方差公式:利用独立估计量的方差叠加性质,构造方差表达式。
- 优化方法:通过求导找到方差最小值对应的系数。
破题关键点:
- 将方差表示为单一变量函数,通过求导确定极值点。
- 验证二阶导数确认最小值。
无偏性条件
设线性组合 $k_1\hat{\theta}_1 + k_2\hat{\theta}_2$ 为无偏估计量,则需满足:
$E(k_1\hat{\theta}_1 + k_2\hat{\theta}_2) = \theta \implies k_1 + k_2 = 1.$
方差表达式
由于 $\hat{\theta}_1$ 和 $\hat{\theta}_2$ 独立,方差为:
$D(k_1\hat{\theta}_1 + k_2\hat{\theta}_2) = k_1^2 D(\hat{\theta}_1) + k_2^2 D(\hat{\theta}_2).$
已知 $D(\hat{\theta}_1) = 2D(\hat{\theta}_2)$,设 $D(\hat{\theta}_2) = \sigma^2$,则:
$D(k_1\hat{\theta}_1 + k_2\hat{\theta}_2) = 2k_1^2\sigma^2 + k_2^2\sigma^2.$
忽略正数 $\sigma^2$,需最小化:
$Q = 2k_1^2 + k_2^2.$
代入约束条件
由 $k_2 = 1 - k_1$,代入得:
$Q = 2k_1^2 + (1 - k_1)^2 = 3k_1^2 - 2k_1 + 1.$
求导找极值
对 $k_1$ 求导并令导数为零:
$\frac{dQ}{dk_1} = 6k_1 - 2 = 0 \implies k_1 = \frac{1}{3}.$
对应 $k_2 = 1 - \frac{1}{3} = \frac{2}{3}$。
验证最小值
二阶导数 $\frac{d^2Q}{dk_1^2} = 6 > 0$,说明此时方差取得最小值。