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题目

4、设总体Xsim N(mu,sigma^2),X_(1),X_(2),X_(3)是来自X的样本,试证:估计量hat(mu)_(1)=(1)/(5)X_(1)+(3)/(10)X_(2)+(1)/(2)X_(3);hat(mu)_(2)=(1)/(3)X_(1)+(1)/(4)X_(2)+(5)/(12)X_(3);hat(mu)_(3)=(1)/(3)X_(1)+(1)/(6)X_(2)+(1)/(2)X_(3)都是μ的无偏估计,并指出它们中哪一个最有效.

4、设总体$X\sim N(\mu,\sigma^{2})$,$X_{1},X_{2},X_{3}$是来自X的样本,试证:估计量 $\hat{\mu}_{1}=\frac{1}{5}X_{1}+\frac{3}{10}X_{2}+\frac{1}{2}X_{3}$;$\hat{\mu}_{2}=\frac{1}{3}X_{1}+\frac{1}{4}X_{2}+\frac{5}{12}X_{3}$;$\hat{\mu}_{3}=\frac{1}{3}X_{1}+\frac{1}{6}X_{2}+\frac{1}{2}X_{3}$ 都是μ的无偏估计,并指出它们中哪一个最有效.

题目解答

答案

**答案:** 1. **无偏性证明:** - $\hat{\mu}_1 = \frac{1}{5}X_1 + \frac{3}{10}X_2 + \frac{1}{2}X_3$,系数和为1,故无偏。 - $\hat{\mu}_2 = \frac{1}{3}X_1 + \frac{1}{4}X_2 + \frac{5}{12}X_3$,系数和为1,故无偏。 - $\hat{\mu}_3 = \frac{1}{3}X_1 + \frac{1}{6}X_2 + \frac{1}{2}X_3$,系数和为1,故无偏。 2. **方差计算:** - $D(\hat{\mu}_1) = 0.38\sigma^2$ - $D(\hat{\mu}_2) = \frac{25}{72}\sigma^2 \approx 0.3472\sigma^2$(最小) - $D(\hat{\mu}_3) = \frac{7}{18}\sigma^2 \approx 0.3889\sigma^2$ **结论:** $\boxed{ \begin{array}{ll} \text{无偏估计:} & \hat{\mu}_1, \hat{\mu}_2, \hat{\mu}_3 \\ \text{最有效估计:} & \hat{\mu}_2 \end{array} }$

解析

本题考查正态总体参数的无偏估计和有效性的判断。解题思路是先根据无偏估计的定义证明三个估计量都是 $\mu$ 的无偏估计,然后通过计算它们的方差,比较方差大小来确定最有效的估计量。

无偏性证明

根据无偏估计的定义,若 $E(\hat{\theta}) = \theta$,则称 $\hat{\theta}$ 是 $\theta$ 的无偏估计。

  • 对于 $\hat{\mu}_1$:
    已知总体 $X\sim N(\mu,\sigma^{2})$,样本 $X_{1},X_{2},X_{3}$ 来自总体 $X$,则 $E(X_{i}) = \mu$,$i = 1,2,3$。
    $E(\hat{\mu}_1) = E(\frac{1}{5}X_{1}+\frac{3}{10}X_{2}+\frac{1}{2}X_{3}) = \frac{1}{5}E(X_{1})+\frac{3}{10}E(X_{2})+\frac{1}{2}E(X_{3})$
    $=\frac{1}{5}\mu+\frac{3}{10}\mu+\frac{1}{2}\mu = (\frac{1}{5}+\frac{3}{10}+\frac{1}{2})\mu = (\frac{2 + 3 + 5}{10})\mu = \mu$
    所以 $\hat{\mu}_1$ 是 $\mu$ 的无偏估计。
  • 对于 $\hat{\mu}_2$:
    $E(\hat{\mu}_2) = E(\frac{1}{3}X_{1}+\frac{1}{4}X_{2}+\frac{5}{12}X_{3}) = \frac{1}{3}E(X_{1})+\frac{1}{4}E(X_{2})+\frac{5}{12}E(X_{3})$
    $=\frac{1}{3}\mu+\frac{1}{4}\mu+\frac{5}{12}\mu = (\frac{4 + 3 + 5}{12})\mu = \mu$
    所以 $\hat{\mu}_2$ 是 $\mu$ 的无偏估计。
  • 对于 $\hat{\mu}_3$:
    $E(\hat{\mu}_3) = E(\frac{1}{3}X_{1}+\frac{1}{6}X_{2}+\frac{1}{2}X_{3}) = \frac{1}{3}E(X_{1})+\frac{1}{6}E(X_{2})+\frac{1}{2}E(X_{3})$
    $=\frac{1}{3}\mu+\frac{1}{6}\mu+\frac{1}{2}\mu = (\frac{2 + 1 + 3}{6})\mu = \mu$
    所以 $\hat{\mu}_3$ 是 $\mu$ 的无偏估计。

方差计算

根据方差的性质,若 $X_{1},X_{2},X_{3}$ 相互独立,则 $D(aX_{1}+bX_{2}+cX_{3}) = a^{2}D(X_{1})+b^{2}D(X_{2})+c^{2}D(X_{3})$。
已知 $D(X_{i}) = \sigma^{2}$,$i = 1,2,3$。

  • 对于 $\hat{\mu}_1$:
    $D(\hat{\mu}_1) = D(\frac{1}{5}X_{1}+\frac{3}{10}X_{2}+\frac{1}{2}X_{3}) = (\frac{1}{5})^{2}D(X_{1})+(\frac{3}{10})^{2}D(X_{2})+(\frac{1}{2})^{2}D(X_{3})$
    $=\frac{1}{25}\sigma^{2}+\frac{9}{100}\sigma^{2}+\frac{1}{4}\sigma^{2} = (\frac{4 + 9 + 25}{100})\sigma^{2} = \frac{38}{100}\sigma^{2} = 0.38\sigma^{2}$
  • 对于 $\hat{\mu}_2$:
    $D(\hat{\mu}_2) = D(\frac{1}{3}X_{1}+\frac{1}{4}X_{2}+\frac{5}{12}X_{3}) = (\frac{1}{3})^{2}D(X_{1})+(\frac{1}{4})^{2}D(X_{2})+(\frac{5}{12})^{2}D(X_{3})$
    $=\frac{1}{9}\sigma^{2}+\frac{1}{16}\sigma^{2}+\frac{25}{144}\sigma^{2} = (\frac{16 + 9 + 25}{144})\sigma^{2} = \frac{25}{72}\sigma^{2} \approx 0.3472\sigma^{2}$
  • 对于 $\hat{\mu}_3$:
    $D(\hat{\mu}_3) = D(\frac{1}{3}X_{1}+\frac{1}{6}X_{2}+\frac{1}{2}X_{3}) = (\frac{1}{3})^{2}D(X_{1})+(\frac{1}{6})^{2}D(X_{2})+(\frac{1}{2})^{2}D(X_{3})$
    $=\frac{1}{9}\sigma^{2}+\frac{1}{36}\sigma^{2}+\frac{1}{4}\sigma^{2} = (\frac{4 + 1 + 9}{36})\sigma^{2} = \frac{7}{18}\sigma^{2} \approx 0.3889\sigma^{2}$

比较三个估计量的方差大小:$D(\hat{\mu}_2) < D(\hat{\mu}_1) < D(\hat{\mu}_3)$,方差越小越有效,所以 $\hat{\mu}_2$ 最有效。

相关问题

  • 对研究对象制定明确的纳入标准和排除标准,是为了保证样本的A. 可靠性B. 可行性C. 代表性D. 合理性E. 科学性

  • 下列说法正确的是()A. 方差数值上等于各个数据与样本方差之差的平方和之平均数B. 协方差衡量了多个变量的分布C. 协方差和方差的计算方式完全一致D. 方差描述了样本数据的波动程度

  • 假定用于分析的数据包含属性age.数据元组[1]中age的值如下(按递增序):13,15,16,16,19,20,20,21,22,22,25,25,25,30,33,33,35,35,36,40,45,46,52,70, 问题:使用按箱平均值平滑方法对上述数据进行平滑,箱的深度为3。第二个箱子值为:A. 18.3B. 22。6C. 26。8D. 27。9

  • 48皮尔逊相关系数的取值范围为0到正无穷。()A. 错误B. 正确

  • 请你从下表中找出1~100中所有质数.并数一数一共多少个. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

  • 下列哪项属于常见的池化方式。()A. 反向传播B. 最大池化C. 方差池化D. 协方差池化

  • 像从性不好的资料是()A. 由于死亡或者其他原因不能继续试验B. 能按照试验规定要求完成实验C. 重复参加试验D. 由于纳入标准不合格导致选择的研究对象不符合试验要求E. 能完成试验但是不能按照规定要求完成试验

  • 下列关于回归分析的描述不正确的是()A. 回归分析模型可分为线性回归模型和非线性回归模型B. 回归分析研究不同变量之间存在的关系()C. 刻画不同变量之间关系的模型统称为线性回归模型D. 回归分析研究单个变量的变化情况

  • 下列说法正确的是()A. 方差数值上等于各个数据与样本方差之差的平方和之平均数B. 协方差和方差的计算方式完全一致C. 协方差衡量了多个变量的分布D. 方差描述了样本数据的波动程度

  • 设随机变量XY都服从N(0,1),则有()A. X+Y服从正态分布B. X+Y服从x^2分布 C. X^2和Y^2都服从x^2分布 D. (X^2)div (Y^2)服从F分布

  • {15分)常规情况下,下列不属于人口学变量的是A. 民族B. 收入C. 年龄D. 睡眠时间E. 性别

  • {1.5分)确定研究总体和样本时,不需要考虑A. 立题依据B. 样本量C. 抽样方法D. 目标总体E. 纳入及排除标准

  • 44.2021年,我国人均预期寿命提高到了()。A. 78岁B. 79岁C. 78.2岁D. 79.2岁

  • 可以从最小化每个类簇的方差这一视角来解释K均值聚类的结果,下面对这一视角描述正确的A. 每个样本数据分别归属于与其距离最远的聚类质心所在聚类集合B. 每个簇类的质心累加起来最小C. 最终聚类结果中每个聚类集合中所包含数据呈现出来差异性最大D. 每个簇类的方差累加起来最小

  • 下列哪项属于常见的池化方式。()A. 协方差池化B. 方差池化C. 反向传播D. 最大池化

  • 以下几种数据挖掘功能中,〔〕被广泛的用于购物篮分析.A. 关联分析B. 分类和预测C. 聚类分析D. 演变分析

  • 重测信度用重测相关系数来表示,相关系数越趋近于下列哪一数值时,则重测信度越高A. 1B. 0.7C. 2D. 3

  • 皮尔逊相关系数的取值范围为0到正无穷。()A. 正确B. 错误

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