1.设总体概率函数如下,x1,x2,···,xn是样本,试求未知参数的最大似然估计.-|||-(1) (x;theta )=sqrt (theta )(x)^sqrt (theta -1) lt xlt 1 ,θ>0;

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查最大似然估计的应用,需要根据给定的概率函数构造似然函数,并通过求导找到未知参数θ的最大似然估计值。
解题核心思路:
- 构造似然函数:将样本中每个观测值的概率相乘,得到关于θ的函数。
- 取对数简化计算:对似然函数取自然对数,转化为求和形式,便于求导。
- 求导并解方程:对对数似然函数关于θ求导,令导数为零,解方程得到θ的估计值。
- 验证极值性质:确认解为极大值点(通常通过二阶导数或实际意义判断)。
破题关键点:
- 正确写出似然函数:注意概率函数中的参数θ出现在指数和系数中。
- 处理对数后的求和形式:将乘积转换为求和时,需展开每一项。
- 导数计算:对含θ的平方根项求导时,需应用链式法则。
构造似然函数
样本$x_1, x_2, \dots, x_n$独立同分布,似然函数为:
$L(\theta) = \prod_{i=1}^n P(x_i; \theta) = \prod_{i=1}^n \left( \sqrt{\theta} \cdot x_i^{\sqrt{\theta} - 1} \right)$
展开后:
$L(\theta) = (\sqrt{\theta})^n \cdot \left( x_1 x_2 \cdots x_n \right)^{\sqrt{\theta} - 1}$
对数似然函数
对似然函数取自然对数:
$\ln L(\theta) = n \ln \sqrt{\theta} + (\sqrt{\theta} - 1) \sum_{i=1}^n \ln x_i$
化简得:
$\ln L(\theta) = \frac{n}{2} \ln \theta + (\sqrt{\theta} - 1) \sum_{i=1}^n \ln x_i$
求导并解方程
对θ求导并令导数为零:
$\frac{d}{d\theta} \ln L(\theta) = \frac{n}{2\theta} + \frac{1}{2\sqrt{\theta}} \sum_{i=1}^n \ln x_i = 0$
整理方程:
$\frac{n}{2\theta} = -\frac{1}{2\sqrt{\theta}} \sum_{i=1}^n \ln x_i$
两边同乘$2\theta\sqrt{\theta}$:
$n\sqrt{\theta} = -\theta \sum_{i=1}^n \ln x_i$
解得:
$\sqrt{\theta} = -\frac{n}{\sum_{i=1}^n \ln x_i} \quad \Rightarrow \quad \hat{\theta} = \left( -\frac{n}{\sum_{i=1}^n \ln x_i} \right)^2$