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统计
题目

设总体X的密度函数为p(x,theta)=} (2)/(theta^2)(theta-x), & 0

设总体$X$的密度函数为$p(x,\theta)=\begin{cases} \frac{2}{\theta^2}(\theta-x), & 0< x< \theta \\ 0, & 其它 \end{cases}$ $(X_1,X_2,...,X_n)$为其样本,则未知参数$\theta >0$的矩估计为()

A. $\overline{x}$

B. $2\overline{x}$

C. $3\overline{x}$

D. $\frac{1}{3}\overline{x}$

题目解答

答案

C. $3\overline{x}$

解析

解析
本题考查矩估计量的求解,具体是利用矩估计法来求解未知参数$\theta$的估计量。矩估计法的基本思想是用样本矩依概率收敛于相应的总体矩,我们通过计算总体的一阶矩(期望),并令其等于样本的一阶矩(样本均值),从而得到未知参数的估计量。

  1. 计算总体$X$的期望$E(X)$:
    根据期望的定义,对于连续型随机变量$X$,其期望$E(X)=\int_{-\infty}^{\infty}x\cdot p(x,\theta)dx$。
    已知总体$X$的密度函数为$p(x,\theta)=\begin{cases} \frac{2}{\theta^2}(\theta-x), & 0< x< \theta \\ 0, & 其它 \end{cases}$,则:
    $E(X)=\int_{-\infty}^{\infty}x\cdot p(x,\theta)dx=\int_{0}^{\theta}x\cdot\frac{2}{\theta^2}(\theta-x)dx$
    根据积分公式$\int x^n dx=\frac\frac$ \frac{x^{n + 1}}{n + 1} + C),对$\int_{0}^{\theta}x\cdot\frac{2}{\theta^2}(\theta-x)dx$进行计算:
    $\begin{align*}E(X)&=\frac{2}{\theta^2}{\theta^2}\int_{0}^{\theta}x(\theta - x)dx\\&=\frac{2}{\theta^2}\int_{0}^{\theta}(x\theta - x^2)dx\\&=\frac{2}{\theta^2}\left(\theta\int_{0}^{\theta}x dx - \int_{0}^{\theta}x^2 dx\right)\\&=\frac{2}{\theta^2}\left(\theta\cdot\frac{x^2}{2}\big|_{0}^{\theta} - \frac{x^3}{3}\big|_{0^{\theta}\right)\\&=\frac{2}{\theta^2}\left(\frac{\theta^3}{2} - \frac{\theta^3}{3}\right)\\&=\frac{2}{\theta^2}\cdot\frac{\theta^3}{6}\\&=\frac{\theta}{3}\end{align*}$
  2. **令总体期望等于样本均值:
    设样本$(X_1,X2,...,Xn)$的均值为$\overline{X}=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}Xi$。
    根据矩估计法,令$E(X)=\overline{X}$,即$\frac{\theta}{3}=\overline{X}$。
  3. **求解$\theta$的矩估计:
    由$\frac{\theta}{3}=\overline{X}$,两边同时乘以$3$,可得$\theta = 3\overline{X}$。

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