题目
10 设 _(1),(X)_(2),... ,(X)_(n) 是来自总体 X 的简单随机样本总体 X 服从参数_(1),(X)_(2),... ,(X)_(n)的指数分布,求参数_(1),(X)_(2),... ,(X)_(n) 的最大似然估计量
10 设
是来自总体 X 的简单随机样本总体 X 服从参数
的指数分布,求参数
的最大似然估计量
题目解答
答案
由于
是来自总体 X 的简单随机样本总体 X 服从参数
的指数分布,则X的概率密度函数为
0\right)" data-width="190" data-height="29" data-size="2977" data-format="png" style="max-width:100%">,且似然函数为
将其变形为:
对其求导为:
令上式为零,得到
求得
故答案为
。
解析
步骤 1:写出指数分布的概率密度函数
指数分布的概率密度函数为$f(x)=\theta e^{-\theta x}$,其中$x>0$,$\theta>0$。
步骤 2:写出似然函数
由于$X_1, X_2, \cdots, X_n$是来自总体$X$的简单随机样本,因此似然函数$L(\theta)$为:
$L(\theta) = \prod_{i=1}^{n} f(X_i) = \prod_{i=1}^{n} \theta e^{-\theta X_i} = \theta^n e^{-\theta \sum_{i=1}^{n} X_i}$。
步骤 3:对似然函数取对数
对似然函数取对数,得到对数似然函数$l(\theta)$:
$l(\theta) = \ln L(\theta) = n \ln \theta - \theta \sum_{i=1}^{n} X_i$。
步骤 4:求对数似然函数的导数
对$l(\theta)$求导,得到:
$l'(\theta) = \frac{n}{\theta} - \sum_{i=1}^{n} X_i$。
步骤 5:求导数为零的点
令$l'(\theta) = 0$,得到:
$\frac{n}{\theta} - \sum_{i=1}^{n} X_i = 0$,
解得$\theta = \frac{n}{\sum_{i=1}^{n} X_i} = \frac{1}{\overline{X}}$,
其中$\overline{X} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} X_i$是样本均值。
步骤 6:验证极大似然估计量
由于$l''(\theta) = -\frac{n}{\theta^2} < 0$,因此$l(\theta)$在$\theta = \frac{1}{\overline{X}}$处取得极大值,所以$\frac{1}{\overline{X}}$是参数$\theta$的最大似然估计量。
指数分布的概率密度函数为$f(x)=\theta e^{-\theta x}$,其中$x>0$,$\theta>0$。
步骤 2:写出似然函数
由于$X_1, X_2, \cdots, X_n$是来自总体$X$的简单随机样本,因此似然函数$L(\theta)$为:
$L(\theta) = \prod_{i=1}^{n} f(X_i) = \prod_{i=1}^{n} \theta e^{-\theta X_i} = \theta^n e^{-\theta \sum_{i=1}^{n} X_i}$。
步骤 3:对似然函数取对数
对似然函数取对数,得到对数似然函数$l(\theta)$:
$l(\theta) = \ln L(\theta) = n \ln \theta - \theta \sum_{i=1}^{n} X_i$。
步骤 4:求对数似然函数的导数
对$l(\theta)$求导,得到:
$l'(\theta) = \frac{n}{\theta} - \sum_{i=1}^{n} X_i$。
步骤 5:求导数为零的点
令$l'(\theta) = 0$,得到:
$\frac{n}{\theta} - \sum_{i=1}^{n} X_i = 0$,
解得$\theta = \frac{n}{\sum_{i=1}^{n} X_i} = \frac{1}{\overline{X}}$,
其中$\overline{X} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} X_i$是样本均值。
步骤 6:验证极大似然估计量
由于$l''(\theta) = -\frac{n}{\theta^2} < 0$,因此$l(\theta)$在$\theta = \frac{1}{\overline{X}}$处取得极大值,所以$\frac{1}{\overline{X}}$是参数$\theta$的最大似然估计量。