设总体 X sim U(0, theta),样本 X_1, X_2, ldots, X_n,则 theta 的矩估计为()A. bar(X)B. 2bar(X)C. max(X_i)D. min(X_i)
设总体 $X \sim U(0, \theta)$,样本 $X_1, X_2, \ldots, X_n$,则 $\theta$ 的矩估计为() A. $\bar{X}$ B. $2\bar{X}$ C. $\max(X_i)$ D. $\min(X_i)$
题目解答
答案
我们来一步一步地解决这个题目。
题目回顾:
设总体 $ X \sim U(0, \theta) $,即 $ X $ 服从区间 $ (0, \theta) $ 上的均匀分布,样本为 $ X_1, X_2, \ldots, X_n $,要求求出参数 $ \theta $ 的矩估计。
选项为:
A. $ \bar{X} $
B. $ 2\bar{X} $
C. $ \max(X_i) $
D. $ \min(X_i) $
第一步:理解矩估计的基本思想
矩估计法(Method of Moments)的基本思想是:
- 用样本矩来估计总体矩。
- 通常使用一阶原点矩(即样本均值)来估计总体的一阶原点矩(即数学期望)。
所以我们先计算总体 $ X \sim U(0, \theta) $ 的数学期望(即一阶矩)。
第二步:计算总体的期望
对于均匀分布 $ U(0, \theta) $,其数学期望为:
$E(X) = \frac{0 + \theta}{2} = \frac{\theta}{2}$
第三步:用样本均值估计总体均值
样本的一阶原点矩是样本均值:
$\bar{X} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n X_i$
根据矩估计法,令总体一阶矩 = 样本一阶矩:
$E(X) = \bar{X}$
即:
$\frac{\theta}{2} = \bar{X}$
解这个方程,得到 $ \theta $ 的矩估计:
$\hat{\theta} = 2\bar{X}$
第四步:选择正确答案
所以,$ \theta $ 的矩估计是 $ 2\bar{X} $,对应选项:
B. $ 2\bar{X} $
补充说明:
- 选项 C:$ \max(X_i) $ 是 $ \theta $ 的极大似然估计(MLE),但由于均匀分布的边界依赖于参数,其 MLE 是样本最大值。但题目问的是矩估计,不是极大似然估计。
- 选项 D:$ \min(X_i) $ 没有道理,因为最小值趋向于 0,不能估计上界 $ \theta $。
- 选项 A:$ \bar{X} $ 是 $ \theta/2 $ 的估计,不是 $ \theta $ 本身。
最终答案:
$\boxed{\text{B. } 2\bar{X}}$
解析
考查要点:本题主要考查均匀分布参数的矩估计方法,需要理解矩估计的基本思想,并掌握均匀分布的数学期望公式。
解题核心思路:
矩估计法的核心是用样本矩代替总体矩。对于均匀分布 $U(0, \theta)$,其数学期望为 $\frac{\theta}{2}$。通过建立总体矩(期望)与样本矩(均值)的方程,解出 $\theta$ 的估计值。
破题关键点:
- 明确均匀分布的期望公式:$E(X) = \frac{\theta}{2}$。
- 建立矩估计方程:令样本均值 $\bar{X}$ 等于总体期望 $\frac{\theta}{2}$。
- 排除干扰选项:注意区分矩估计与极大似然估计(如选项C为极大似然估计结果)。
步骤1:计算总体的数学期望
均匀分布 $U(0, \theta)$ 的数学期望为:
$E(X) = \frac{0 + \theta}{2} = \frac{\theta}{2}.$
步骤2:建立矩估计方程
用样本均值 $\bar{X}$ 代替总体期望:
$\frac{\theta}{2} = \bar{X}.$
步骤3:解方程求 $\theta$ 的矩估计
将方程变形得:
$\hat{\theta} = 2\bar{X}.$
选项分析
- 选项B:$2\bar{X}$ 是通过矩估计法直接求得的结果。
- 选项C:$\max(X_i)$ 是极大似然估计的结果,与矩估计无关。
- 选项A/D:均无法反映总体参数 $\theta$ 的实际意义。