第十七讲 参数的点估计
重点:矩法估计、极大似然估计难点:极大似然估计
在很多场合我们凭经验能知道总体的分布形式,但分布函数中的某些参数是未知的,这时我们就要利用样本资料对这些参数进行估计,如何利用样本资料求这些参数的近似值,就是这讲课我们要解决的问题。
一、参数估计含义
假设总体的分布类型已知,但其所含的某些参数未知,利用样本资料,对这些未知参数进行估计称为参数估计。参数估计又分为点估计和区间估计,这次课我们讲点估计及其评价标准。
二、点估计含义
设总体X的分布函数形式已知,θ是未知参数,是总体X的一个样本,是相应的样本观测值,点估计就是构造一个适当的统计量,用它的观测值作为未知参数的近似值,称为θ的估计量,称为θ的估计值。点估计主要有矩法估计和极大似然估计,下面我们就依次学习这两种方法。
三、矩估计法
矩估计法定义:设总体X的分布律为或概率密度为,为待估未知参数,总体的前k阶矩
,
存在,用样本矩作为总体矩的估计量,用样本矩的连续函数作为总体矩的连续函数的估计量,这种估计方法称为矩估计法做法:
(1)找出待估参数,写出总体分布,求出总体前k阶矩,
(2)令,,得关于的方程组。解方程组得的估计量,称为的矩估计量,
注意:有几个要估计的参数就求出总体的前几阶矩。
例题例1 设总体X~(0-1)分布,参数为p,求p的矩估计量解:X的分布律为P{X=x}=px(1-p)1-x x=0,1,E(X)=p,令E(X)=A1,得=
应用1:口袋中的黑白棋子中黑子的比例为p,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0为样本值,则p的矩估计值为
应用2,在池塘内捞1000条鱼做上记号放回,过一段时间再捞1000条鱼,已知其中有5条鱼有记号,则p的矩估计值为,从而鱼的尾数n的矩估计值为
例2 设总体的数学期望为μ,方差为σ2,但为未知参数,求μ和σ2矩估计量


4.矩法估计的优缺点优点:(1)方法简单(2)对大样本精度高缺点,对小样本精度低有没有无论样本容量大小,精度都比较好的参数估计方法呢?有。下面我们讲的极大似然估计就是这样的方法。
四、极大似然估计
极大似然估计的统计思想
例3 口袋中的黑棋子所占的比例为0.1或0.9,从中任取一个棋子为白子,问黑棋子的比例为多少?
解:设黑子比例为p,用A表示取白子,则取到白子的概率为P(A)=1-p,当p=0.1时P(A)=1-p=0.9;当p=0.9时P(A)=1-p =0.1,由于作一次试验取白子事件A就发生了,所以A是大概率事件,因此p应是使A概率很大的值,由此得到极大似然估计的统计思想:参数θ应该是使在一次试验中就发生的事件概率很大的值
极大似然函数、极大似然估计定义
总体为X,X1,X2,…,Xn是总体X的一个样本,x1,x2,…,xn是相应的样本观测值,为待估参数,参数的可能取值全体称为参数空间。参数空间记为
若总体X为离散型随机变量,分布律为P{X=x}=f(x,θ),x∈R则

称中使达到最大的为θ的极大似然估计值若总体X为连续型随机变量,密度函数为f(x,θ),x∈R则

称中使达到最大的为θ的极大似然估计值

称中使达到最大的为θ的极大似然估计值,称为θ的估计量
极大似然估计的步骤
(1)写出总体的X的分布律或概率密度函数f(x,θ)


(4)对求(偏)导得似然方程
(5)解似然方程,得极大似然估计值
注意:最关键的一步就是写出极大似然函数,掌握写似然函数的窍门。
例题
例4 设总体X~(0-1)分布,参数为p,求p的极大似然估计量解:X的分布律为P{X=x}=px(1-p)1-x x=0,1



所以p的极大似然估计量为
例5 某批产品的寿命X服从参数为的指数分布,X1,X2,…,Xn是总体X的一个样本,求的极大似然估计量解:X的密度函数为



解似然方程
所以的极大似然估计量为=
例6 全国所有成年男子的身高X~N(μ,σ2),X1,X2,…,Xn是总体X的一个样本,求μ,σ2的极大似然估计量解:X的密度函数为



解似然方程组



五、估计量的评价标准
无偏性
定义:θ为待估参数,为θ的估计量,若则称为θ的无偏估计量例7 证明为总体数学期望的无偏估计量,为总体方差的无偏估计量
有效性
定义,和为θ的两个无偏估计量,若则称是比有效的无偏估计量例8 证明 是线性无偏估计量,中最有效的
一致性
定义:为θ的估计量,若则称为θ的一致估计量