题目
12、判断 已知输入X(t)是均值为0,方差为sigma^2,单位功率谱的高斯白噪声,若输入的高斯白噪声与一个未知的确定信号A之和进行N次观测,其值为Y_(i)=A+n_(i),其中高斯噪声n_(i)(i=1,2,...,N)相互独立并同分布,则A的最大似然估计为(1)/(N)sum_(i=1)^Nn_(i)。 (5分)
12、判断 已知输入X(t)是均值为0,方差为$\sigma^{2}$,单位功率谱的高斯白噪声,若输入的高斯白噪声与一个未知的确定信号A之和进行N次观测,其值为$Y_{i}=A+n_{i}$,其中高斯噪声$n_{i}(i=1,2,...,N)$相互独立并同分布,则A的最大似然估计为$\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}n_{i}$。 (5分)
题目解答
答案
为了判断给定的陈述是否正确,我们需要找到基于观测值 $Y_i = A + n_i$ 的未知确定信号 $A$ 的最大似然估计,其中 $n_i$ 是均值为0,方差为 $\sigma^2$ 的独立同分布高斯噪声。 似然函数 $L(A)$ 是观测值 $Y_1, Y_2, \ldots, Y_N$ 的联合概率密度函数,给定 $A$。由于 $n_i$ 是高斯的,$Y_i$ 也是高斯的,均值为 $A$,方差为 $\sigma^2$。$Y_i$ 的概率密度函数为: \[ f(Y_i | A) = \frac{1}{\sqrt{2\pi\sigma^2}} \exp\left(-\frac{(Y_i - A)^2}{2\sigma^2}\right) \] 由于 $Y_i$ 相互独立,联合概率密度函数(似然函数)为: \[ L(A) = \prod_{i=1}^N f(Y_i | A) = \prod_{i=1}^N \frac{1}{\sqrt{2\pi\sigma^2}} \exp\left(-\frac{(Y_i - A)^2}{2\sigma^2}\right) \] 这可以简化为: \[ L(A) = \left(\frac{1}{\sqrt{2\pi\sigma^2}}\right)^N \exp\left(-\frac{1}{2\sigma^2} \sum_{i=1}^N (Y_i - A)^2\right) \] 为了找到最大似然估计,我们最大化似然函数 $L(A)$ 或等价地最大化对数似然函数 $\ln L(A)$: \[ \ln L(A) = -\frac{N}{2} \ln(2\pi\sigma^2) - \frac{1}{2\sigma^2} \sum_{i=1}^N (Y_i - A)^2 \] 对 $A$ 求导并设为零,我们得到: \[ \frac{d}{dA} \ln L(A) = \frac{1}{\sigma^2} \sum_{i=1}^N (Y_i - A) = 0 \] 解 $A$,我们得到: \[ \sum_{i=1}^N Y_i - NA = 0 \] \[ A = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^N Y_i \] 因此,$A$ 的最大似然估计是: \[ \hat{A} = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^N Y_i \] 由于 $Y_i = A + n_i$,我们可以写成: \[ \hat{A} = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^N (A + n_i) = A + \frac{1}{N} \sum_{i=1}^N n_i \] 然而,$A$ 的最大似然估计是 $\frac{1}{N} \sum_{i=1}^N Y_i$,而不是 $\frac{1}{N} \sum_{i=1}^N n_i$。因此,给定的陈述是不正确的。 正确答案是: \[ \boxed{\text{错误}} \]