题目
设总体 X sim P(lambda),X_1, X_2, ldots, X_n 是来自总体 X 的样本,overline(X), S^2 分别是样本均值和样本方差,对于任意实数 alpha,E[alpha overline(X) + (1-alpha) S^2] = ( ).A. 0B. a lambdaC. 1D. lambda
设总体 $X \sim P(\lambda)$,$X_1, X_2, \ldots, X_n$ 是来自总体 $X$ 的样本,$\overline{X}, S^2$ 分别是样本均值和样本方差,对于任意实数 $\alpha$,$E[\alpha \overline{X} + (1-\alpha) S^2] = (\quad)$.
A. 0
B. $a \lambda$
C. 1
D. $\lambda$
题目解答
答案
D. $\lambda$
解析
本题考查泊松分布的性质、样本均值和样本方差的期望以及期望的线性性质。解题的关键在于明确总体$X$服从泊松分布$P(\lambda)$时,其期望和方差的特点,再结合样本均值和样本方差的期望公式以及期望的线性性质来计算$E[\alpha \overline{X} + (1 - \alpha) S^2]$。
- 明确泊松分布的期望和方差:
已知总体$X \sim P(\lambda)$,根据泊松分布的性质,可得$E(X)=\lambda$,$D(X)=\lambda$。 - 计算样本均值$\overline{X}$的期望:
样本均值$\overline{X}=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}X_i$,根据期望的线性性质$E(aY)=aE(Y)$($a$为常数,$Y$为随机变量),可得:
$E(\overline{X}) = E(\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}X_i)=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}E(X_i)$
因为$X_1, X_2, \ldots, X_n$是来自总体$X$的样本,所以$E(X_i)=E(X)=\lambda$($i = 1, 2, \ldots, n$),则:
$E(\overline{X})=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}\lambda=\frac{1}{n}\cdot n\lambda=\lambda$ - 计算样本方差$S^2$的期望:
样本方差$S^2=\frac{1}{n - 1}\sum_{i = 1}^{n}(X_i - \overline{X})^2$,根据样本方差的性质,对于任何总体,样本方差$S^2$是总体方差$D(X)$的无偏估计,即$E(S^2)=D(X)$。
因为$D(X)=\lambda$,所以$E(S^2)=\lambda$。 - 计算$E[\alpha \overline{X} + (1 - \alpha) S^2]$:
根据期望的线性性质$E(aY + bZ)=aE(Y) + bE(Z)$($a,b$为常数,$Y,Z$为随机变量),可得:
$E[\alpha \overline{X} + (1 - \alpha) S^2]=\alpha E(\overline{X}) + (1 - \alpha)E(S^2)$
将$E(\overline{X})=\lambda$,$E(S^2)=\lambda$代入上式,可得:
$E[\alpha \overline{X} + (1 - \alpha) S^2]=\alpha\lambda + (1 - \alpha)\lambda$
$=\alpha\lambda + \lambda - \alpha\lambda=\lambda$