8.X_(1),X_(2),X_(3)设为来自总体X的样本,下列关于E(X)的无偏估计中,最有效的为().A. (1)/(2)(X_(1)+X_(2))B. (1)/(3)(X_(1)+X_(2)+X_(3))C. (1)/(4)(X_(1)+X_(2)+X_(3))D. (2)/(3)X_(1)+(2)/(3)X_(2)-(1)/(3)X_(3)
A. $\frac{1}{2}(X_{1}+X_{2})$
B. $\frac{1}{3}(X_{1}+X_{2}+X_{3})$
C. $\frac{1}{4}(X_{1}+X_{2}+X_{3})$
D. $\frac{2}{3}X_{1}+\frac{2}{3}X_{2}-\frac{1}{3}X_{3}$
题目解答
答案
解析
本题考查的知识点是无偏估计和有效性的判断。解题思路是先判断各个选项是否为无偏估计,然后在无偏估计的基础上,通过计算方差来判断哪个估计最有效,方差越小越有效。
步骤一:判断无偏估计
无偏估计是指估计量的数学期望等于被估计的参数。设总体$X$的均值为$\mu = E(X)$,对于选项$A$:
$E\left[\frac{1}{2}(X_{1}+X_{2})\right]=\frac{1}{2}(E(X_{1}) + E(X_{2}))=\frac{1}{2}(\mu+\mu)=\mu$,所以选项$A$是无偏估计。
对于选项$B$:
$E\left[\frac{1}{3}(X_{1}+X_{2}+X_{3})\right]=\frac{1}{3}(E(X_{1}) + E(X_{2}) + E(X_{3}))=\frac{1}{3}(\mu+\mu+\mu)=\mu$,所以选项$B$是无偏估计。
对于选项$C$:
$E\left[\frac{1}{4}(X_{1}+X_{2}+X_{3})\right]=\frac{1}{4}(E(X_{1}) + E(X_{2}) + E(X_{3}))=\frac{1}{4}(\mu+\mu+\mu)=\frac{3}{4}\mu\neq\mu$,所以选项$C$不是无偏估计。
对于选项$D$:
$E\left[\frac{2}{3}X_{1}+\frac{2}{3}X_{2}-\frac{1}{3}X_{3}\right]=\frac{2}{3}(E(X_{1}) + E(X_{2}))-\frac{1}{3}E(X_{3})=\frac{2}{3}(\mu+\mu)-\frac{1}{3}\mu=\frac{4}{3}\mu-\frac{1}{3}\mu=\mu$,所以选项$D$是无偏估计。
步骤二:计算方差
由于选项$C$不是无偏估计,所以不考虑选项$C$。
对于选项$A$:
$D\left[\frac{1}{2}(X_{1}+X_{2})\right]=\frac{1}{4}(D(X_{1}) + D(X_{2}))=\frac{1}{4}(\sigma^{2}+\sigma^{2})=\frac{1}{2}\sigma^{2}$
对于选项$B$:
$D\left[\frac{1}{3}(X_{1}+X_{2}+X_{3})\right]=\frac{1}{9}(D(X_{1}) + D(X_{2}) + D(X_{3}))=\frac{1}{9}(\sigma^{2}+\sigma^{2}+\sigma^{2})=\frac{1}{3}\sigma^{2}$
对于选项$D$:
$D\left[\frac{2}{3}X_{1}+\frac{2}{3}X_{2}-\frac{1}{3}X_{3}\right]=\frac{4}{9}(D(X_{1}) + D(X_{2}))+\frac{1}{9}D(X_{3})=\frac{4}{9}(\sigma^{2}+\sigma^{2})+\frac{1}{9}\sigma^{2}=\frac{8}{9}\sigma^{2}+\frac{1}{9}\sigma^{2}=\sigma^{2}$
步骤三:比较方差
比较$\frac{1}{2}\sigma^{2}$,$\frac{1}{3}\sigma^{2}$,$\sigma^{2}$的大小,可得$\frac{1}{3}\sigma^{2}<\frac{1}{2}\sigma^{2}<\sigma^{2}$,所以选项$B$的估计最有效。