题目
设总体 X 服从参数为 lambda 的指数分布,则 lambda 的矩估计和极大似然估计分别为()。 A 矩估计 hat(lambda) = X,极大似然估计 hat(lambda) = X B 矩估计 hat(lambda) = (1)/(X),极大似然估计 hat(lambda) = X C 矩估计 hat(lambda) = (1)/(X),极大似然估计 hat(lambda) = (1)/(X) D 矩估计 hat(lambda) = X,极大似然估计 hat(lambda) = (1)/(X)
设总体 $X$ 服从参数为 $\lambda$ 的指数分布,则 $\lambda$ 的矩估计和极大似然估计分别为()。
A 矩估计 $\hat{\lambda} = X$,极大似然估计 $\hat{\lambda} = X$
B 矩估计 $\hat{\lambda} = \frac{1}{X}$,极大似然估计 $\hat{\lambda} = X$
C 矩估计 $\hat{\lambda} = \frac{1}{X}$,极大似然估计 $\hat{\lambda} = \frac{1}{X}$
D 矩估计 $\hat{\lambda} = X$,极大似然估计 $\hat{\lambda} = \frac{1}{X}$
题目解答
答案
为了确定参数 $\lambda$ 的矩估计和极大似然估计,我们需要分别使用矩估计法和极大似然估计法。下面将分步进行解答。
### 矩估计法
1. **确定总体的矩:**
总体 $X$ 服从参数为 $\lambda$ 的指数分布,其概率密度函数为:
\[
f(x; \lambda) = \lambda e^{-\lambda x}, \quad x > 0
\]
总体的期望(一阶原点矩)为:
\[
E(X) = \frac{1}{\lambda}
\]
2. **用样本矩估计总体矩:**
设 $X_1, X_2, \ldots, X_n$ 是来自总体 $X$ 的一个样本,样本均值为:
\[
\bar{X} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n X_i
\]
根据矩估计法,用样本均值 $\bar{X}$ 估计总体期望 $E(X)$:
\[
\bar{X} \approx E(X) = \frac{1}{\lambda}
\]
3. **解出 $\lambda$ 的估计量:**
从 $\bar{X} = \frac{1}{\lambda}$ 中解出 $\lambda$:
\[
\lambda = \frac{1}{\bar{X}}
\]
因此,$\lambda$ 的矩估计量为:
\[
\hat{\lambda} = \frac{1}{\bar{X}}
\]
### 极大似然估计法
1. **写出似然函数:**
似然函数 $L(\lambda)$ 是样本联合概率密度函数,即:
\[
L(\lambda) = \prod_{i=1}^n f(X_i; \lambda) = \prod_{i=1}^n \lambda e^{-\lambda X_i} = \lambda^n e^{-\lambda \sum_{i=1}^n X_i}
\]
2. **取对数似然函数:**
为了简化求解,取似然函数的自然对数:
\[
\ell(\lambda) = \ln L(\lambda) = \ln (\lambda^n e^{-\lambda \sum_{i=1}^n X_i}) = n \ln \lambda - \lambda \sum_{i=1}^n X_i
\]
3. **求对数似然函数的导数:**
对 $\ell(\lambda)$ 关于 $\lambda$ 求导:
\[
\frac{d \ell(\lambda)}{d \lambda} = \frac{n}{\lambda} - \sum_{i=1}^n X_i
\]
4. **令导数等于零求解 $\lambda$:**
令导数等于零,解出 $\lambda$:
\[
\frac{n}{\lambda} - \sum_{i=1}^n X_i = 0 \implies \frac{n}{\lambda} = \sum_{i=1}^n X_i \implies \lambda = \frac{n}{\sum_{i=1}^n X_i} = \frac{1}{\bar{X}}
\]
因此,$\lambda$ 的极大似然估计量为:
\[
\hat{\lambda} = \frac{1}{\bar{X}}
\]
### 结论
$\lambda$ 的矩估计量和极大似然估计量都是 $\frac{1}{\bar{X}}$。因此,正确答案是:
\[
\boxed{C}
\]