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学生教师

例 6.1.6

medium一级题目发布者: ai-batch

题干

设 x1,x2,⋯ ,xnx_1, x_2, \cdots, x_nx1​,x2​,⋯,xn​ 是来自均匀总体 U(0,θ)U(0, \theta)U(0,θ) 的样本,人们常用最大观测值 x(n)x_{(n)}x(n)​ 来估计 θ\thetaθ(参见例 6.3.5),由于 E(x(n))=nn+1θE(x_{(n)}) = \dfrac{n}{n+1}\thetaE(x(n)​)=n+1n​θ,所以 x(n)x_{(n)}x(n)​ 不是 θ\thetaθ 的无偏估计,但它是 θ\thetaθ 的渐近无偏估计。

经过修偏后可以得到 θ\thetaθ 的一个无偏估计 θ^1=n+1nx(n)\hat{\theta}_1 = \dfrac{n+1}{n}x_{(n)}θ^1​=nn+1​x(n)​。另一方面,由于总体均值为 θ/2\theta/2θ/2,人们也可以使用样本均值估计总体均值(见 6.2 节),于是可得到 θ\thetaθ 的另一个无偏估计 θ^2=2xˉ\hat{\theta}_2 = 2\bar{x}θ^2​=2xˉ。

试比较 θ^1\hat{\theta}_1θ^1​ 和 θ^2\hat{\theta}_2θ^2​ 的有效性。

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解析

Var(θ^1)=(n+1n)2Var(x(n))=(n+1n)2n(n+1)2(n+2)θ2=θ2n(n+2).\mathrm{Var}(\hat{\theta}_1) = \left(\frac{n+1}{n}\right)^2 \mathrm{Var}(x_{(n)}) = \left(\frac{n+1}{n}\right)^2 \frac{n}{(n+1)^2(n+2)}\theta^2 = \frac{\theta^2}{n(n+2)}.Var(θ^1​)=(nn+1​)2Var(x(n)​)=(nn+1​)2(n+1)2(n+2)n​θ2=n(n+2)θ2​. Var(θ^2)=4 Var(xˉ)=4n Var(X)=4n⋅θ212=θ23n.\mathrm{Var}(\hat{\theta}_2) = 4\,\mathrm{Var}(\bar{x}) = \frac{4}{n}\,\mathrm{Var}(X) = \frac{4}{n} \cdot \frac{\theta^2}{12} = \frac{\theta^2}{3n}.Var(θ^2​)=4Var(xˉ)=n4​Var(X)=n4​⋅12θ2​=3nθ2​.

两项比较知道,当 n>1n > 1n>1 时,θ^1\hat{\theta}_1θ^1​ 比 θ^2\hat{\theta}_2θ^2​ 有效。

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