设某种电子器件的寿命(以h计)T服从双参数的指数分布,其概率密度为f(t)=dfrac{1)(theta )(e)^-(t-c)/theta ,tgeqslant c 0,mathrm(其他).(1)求theta 与c的最大似然估计值.(2)求theta 与c的矩估计量.
设某种电子器件的寿命(以$h$计)$T$服从双参数的指数分布,其概率密度为
$f\left(t\right)=\left\{\begin{array}{l}\dfrac{1}{\theta }{e}^{-\left(t-c\right)/\theta ,t\geqslant c}\\ 0,\mathrm{其他}\end{array}\right.$
其中$c$,$\theta $$\left(c,\theta \gt 0\right)$为未知参数.自一批这种器件中随机地取$n$件进行寿命试验.设它们的失效时间依次为${x}_{1}\leqslant {x}_{2}\leqslant \cdot \cdot \cdot \leqslant {x}_{n}$.
$\left(1\right)$求$\theta $与$c$的最大似然估计值.
$\left(2\right)$求$\theta $与$c$的矩估计量.
题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查双参数指数分布的最大似然估计和矩估计的求解方法。
解题思路:
- 最大似然估计:
- 关键点:似然函数的构造依赖于所有样本均满足$t \geq c$,因此$c$的估计值应取样本最小值$x_1$。在固定$c = x_1$后,对$\theta$求导并解方程即可得到其估计值。
- 矩估计:
- 关键点:利用双参数指数分布的均值和方差公式,建立矩方程。均值为$c + \theta$,方差为$\theta^2$,通过样本均值和样本方差解方程组得到估计量。
第(1)题:最大似然估计值
构造似然函数
样本的联合概率密度为:
$L(c, \theta) = \prod_{i=1}^n f(x_i) = \prod_{i=1}^n \left( \frac{1}{\theta} e^{-(x_i - c)/\theta} \right) \cdot I(x_i \geq c)$
其中,指示函数$I(x_i \geq c)$要求所有$x_i \geq c$,因此$c$的最大似然估计值为样本最小值$x_1$。
求$\theta$的估计值
在$c = x_1$时,似然函数简化为:
$L(\theta) = \left( \frac{1}{\theta} \right)^n e^{-\frac{1}{\theta} \sum_{i=1}^n (x_i - x_1)}$
取对数似然函数并求导:
$\ln L(\theta) = -n \ln \theta - \frac{1}{\theta} \sum_{i=1}^n (x_i - x_1)$
$\frac{d}{d\theta} \ln L(\theta) = -\frac{n}{\theta} + \frac{1}{\theta^2} \sum_{i=1}^n (x_i - x_1) = 0$
解得:
$\hat{\theta} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n (x_i - x_1) = \overline{x} - x_1$
第(2)题:矩估计量
均值与方差公式
双参数指数分布的均值为$c + \theta$,方差为$\theta^2$。令样本均值$\overline{X}$和样本方差$S^2$分别对应总体矩:
$\begin{cases}\overline{X} = c + \theta \\S^2 = \theta^2\end{cases}$
解方程组
由第二个方程得$\hat{\theta} = \sqrt{S^2} = S$,代入第一个方程得:
$\hat{c} = \overline{X} - S$
其中,$S = \sqrt{\frac{1}{n} \sum_{i=1}^n (X_i - \overline{X})^2}$。