设 X_1, X_2, ..., X_n 相互独立同分布, D(X_1)= sigma^2, overline(X) 和 S^2 分别是样本均值与样本方差, 则下面正确的结论是A. S 是 sigma 的无偏估计量B. S 是 sigma 的极大似然估计量C. S 是 sigma 的相合(一致)估计量D. S 与 overline(X) 相互独立
A. $S$ 是 $\sigma$ 的无偏估计量
B. $S$ 是 $\sigma$ 的极大似然估计量
C. $S$ 是 $\sigma$ 的相合(一致)估计量
D. $S$ 与 $\overline{X}$ 相互独立
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查统计学中估计量的性质,包括无偏性、极大似然估计、相合性以及独立性。关键在于理解样本标准差$S$与总体标准差$\sigma$之间的关系,以及不同估计量的特性。
解题核心思路:
- 无偏性:需验证$E(S) = \sigma$是否成立,注意平方根函数的非线性会导致偏差。
- 极大似然估计:比较极大似然估计量的表达式与$S$的差异。
- 相合性:利用样本方差$S^2$的相合性,结合连续函数定理推导$S$的相合性。
- 独立性:明确独立性成立的分布条件(如正态分布),题目未指定分布时需谨慎判断。
破题关键点:
- 选项A:平方根函数的非线性导致$E(S) \neq \sigma$。
- 选项C:通过$S^2$的相合性和连续函数定理,间接证明$S$的相合性。
选项A分析
样本方差$S^2 = \frac{1}{n-1}\sum_{i=1}^n (X_i - \overline{X})^2$是$\sigma^2$的无偏估计量,即$E(S^2) = \sigma^2$。但$S = \sqrt{S^2}$的期望不等于$\sigma$,因为平方根函数是非线性的,存在偏差。例如,在正态分布下,$E(S) < \sigma$,需通过修正系数调整。因此,$S$不是$\sigma$的无偏估计量。
选项B分析
极大似然估计量(MLE)的方差为$\hat{\sigma}^2_{\text{MLE}} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^n (X_i - \overline{X})^2$,其标准差为$\sqrt{\hat{\sigma}^2_{\text{MLE}}}$,与$S$的表达式不同(分母为$n-1$)。因此,$S$不是$\sigma$的极大似然估计量。
选项C分析
样本方差$S^2$是$\sigma^2$的相合估计量,即当$n \to \infty$时,$S^2 \xrightarrow{P} \sigma^2$。根据连续函数定理,平方根函数连续,故$S = \sqrt{S^2} \xrightarrow{P} \sqrt{\sigma^2} = \sigma$。因此,$S$是$\sigma$的相合估计量。
选项D分析
样本均值$\overline{X}$与样本方差$S^2$在正态分布下独立,但题目未指定总体分布,因此无法保证$S$与$\overline{X}$独立。