第七章 参数估计
§ 1 点估计§ 1 点估计是待估参数。的形式为已知,的分布函数设总体 );( xFX
是相应的样本值。的一个样本,是 nn xxXXX 11
点估计问题:
。来估计未知参数
,用它的观察值构造一个适当的统计量

),,(?
),,(
1
1
n
n
xx
XX
。估计值为;称估计量的为我们称
),,(?),,( 11 nn xxXX
返回主目录第七章 参数估计
§ 1 点估计1,矩估计法
),,,;(}{
),,,;(
1
1
k
k
xPxXPX
xfX


分布列为为离散型随机变量,其概率密度为为连续型随机变量,其设的样本。为来自,是待估参数其中 XXX nk,,,,,11
存在。设,,,2,1,klEX ll
n
i
l
il XnA
1
1则
klA ll,,1,令
。,,从中解出方程组的解的联立方程组,,,个未知参数这里是包含
k
kk



1
1
。矩估计法估计量的方法称为的估计量,这种求,,分别作为,,用 kk 11 返回主目录第七章 参数估计这种估计量称为 矩估计量 ;矩估计量的观察值称为 矩估计值 。
例 1 设某炸药厂一天中发生着火现象的次数 X服从
(用矩法)。试估计参数未知,有以下样本值;的泊松分布,参数为

2 5 012622549075
6543210
knk
k
次着火天数发生着火的次数

n
i
i XXnAEX
1
11
1
解:
22.1)16901750(
250
1
,

x
X
则令返回主目录第七章 参数估计
§ 1 点估计
。估计值所以 22.1?,X
样本;
是一个未知;设总体例 nXXbabaUX,,,],,[~.2 1?
的矩估计量。求,ba,
,21 baEX解:

n
i
iXnA
ba
1
1
1
2


n
i
iXnA
baab
1
2
2
22 1
4
)(
12
)(
4
)(
12
)()( 2222
2
baabEXDXEX
返回主目录第七章 参数估计
§ 1 点估计
)(12,2 2121 AAabAba即


n
i
i
n
i
i
XX
n
XAAAb
XX
n
XAAAa
1
22
121
1
22
122
)(
3
)(3?
)(
3
)(3?解得:
返回主目录第七章 参数估计是一个样本;未知,又设,但都存在,且,方差的均值设总体例
nXX
X
,,
,0.3
1
2
2


的矩估计量。求,2,
2222
2
1
)(
,




EXDXEX
EX解:
,,2211 AA令
,,2221 AA即
,? 1 XA所以
2
1
2
1
22
12
2 )(11? XX
n
XX
n
AA
n
i
i
n
i
i

返回主目录第七章 参数估计
§ 1 点估计未知;特别,若 22,),,N(~X

n
i
i XXnX
1
22 )(1?,则
2,极大似然估计法可能取值的范围。是为待估参数,的形式为已知,
属离散型,其分布律若总体


),;(}{).1( xpxXPX
的联合分布律:的样本;则是来自设 nn XXXXX,,,,11
n
i
ixp
1
);(?
的一个样本值;是又设 nn XXxx,,,,11
发生的概率为:事件的概率,亦即取易知样本
},,{
,,,,
11
11
nn
nn
xXxX
xxXX

返回主目录第七章 参数估计
§ 1 点估计
)1.1(.,);();,,()(
1
1

n
i
in xpxxLL?
。似然函数称为样本的的函数。它是 )( L
使得:即取的估计值,,作为达到最大的参数挑选使概率定由极大似然估计法:固

);,,(;,,
1
1
n
n
xxL
xx
)2.1();,,(m ax)?;,,( 11 nn xxLxxL
。极大似然估计值的称其为参数有关,记为与
);,,(?,,? 11 nn xxxx
。极大似然估计量的称为参数 ),,(? 1 nXX?
第七章 参数估计
§ 1 点估计;
),;().2(
为待估参数的形式已知,
属连续型,其概率密度若总体
xfX
的联合密度:则 nXX,,1?
n
i
ixf
1
);(?
似为:维立方体)内的概率近的的邻域(边长分别为落在机点的一个样本值,则随是相应设
ndxdx
xxXX
XXxx
n
nn
nn
,,
),,(),,(
,,,,
1
11
11


)3.1( );(
1
i
n
i
i dxxf?
取到最大值。,使概率的估计值我们取 )3.1(
第七章 参数估计
§ 1 点估计而变,故只需考虑:不随但
i
idx
)4.1(,);();,,()(
1
1?

n
i
in xfxxLL
。似然函数称为样本的的最大值,这里 )(?L
);,,(m ax)?;,,( 11
nn
xxLxxL


。极大似然估计值的为则称 ),,(? 1 nxx?
。极大似然估计量的为称 ),,(? 1 nXX?
.0
)(
);(),;(

d
dL
xfxp 可由下式求得:可微,故关于一般,
返回主目录第七章 参数估计
( 1,5 ),0)(ln
)(ln)(


L
d
d
LL
也可从下述方程解得:大似然估计的极处取到极值,因此在同一与又因个参数,若母体的分布中包含多
.,,1,0ln.,,1,0 kiLkiL
ii



或即可令的极大似然估计值。个方程组求得解 kk,,1?
§ 1 点估计返回主目录第七章 参数估计的一个样本,是来自设例 XXXpBX n,,);,1(~.4 1?
试求参数 p的极大似然估计量。
的分布律为:是一个样本值。解:设 Xxx n,,1?;1,0,)1(}{ 1 xppxXP xx
故似然函数为
,)1()1()( 111
1



n
i
i
n
i
i
ii
xnx
xx
n
i
pppppL
).1l n ()(ln)()(ln
11
pxnpxpL
n
i
i
n
i
i


.0
1
)(ln 11?



p
xn
p
x
pL
dp
d
n
i
i
n
i
i
令 返回主目录第七章 参数估计
§ 1 点估计
xx
p
n
i
i
1
n
1
p?
的极大似然估计值解得
XX
p
n
i
i
1
n
1
p?
的极大似然估计量为
-------它与矩估计量是相同的。
返回主目录第七章 参数估计的一个样本值,是来自为未知参数,设例
X
xxNX n,,,);,(~.5 122
的极大似然估计量。求,2,
的概率密度为:解,X
})(
2
1e x p {
2
1),;( 2
2
2?

xxf
似然函数为:

n
i
ixL
1
2
2
2 })(
2
1e x p {
2
1),(?



n
i
ix
nnL
1
2
2 )(2
1)l n (
2
)2l n (
2
ln?

返回主目录第七章 参数估计


0)(
)2(
1
2
n
-
0][
1
0
ln
0
ln
2
1
222
1
2
2?

n
i
i
n
i
i
x
nx
L
L
即:令


n
i
i
n
i
i
XX
n
xx
n
1
22
1
)(
1
1
解得:
§ 1 点估计返回主目录第七章 参数估计是一个样本值,未知,设例 nxxbabaUX,,,];,[~.6 1?
的极大似然估计量。求,ba,
),,,m a x (),,,m i n ( 1)(1)1( nnn xxxxxx解:设
X的概率密度为:



其它,0;,
1
),;(
bxa
abbaxf
,,,,,)()1(1 bxxabxxa nn 等价于因为?


其它,0;,,
)(
1
),(
)()1( nn xbxa
abbaL
返回主目录第七章 参数估计
§ 1 点估计有的任意对于满足 baxbxa n,,)()1(
n
n
n xxabbaL )(
1
)(
1),(
)1()(?
nnn xxxbxabaL )(,),( )1()()()1( 时,取最大值在即:
的极大似然估计值为:故 ba,
,m a x?,m i n? )()1( ini xxbxxa
的极大似然估计量为:故 ba,
,m a x?,m i n? ii XbXa
返回主目录第七章 参数估计的极大似然估计。是则的极大似然估计;是具有单值反函数,的函数设性质:
)()?(?
),(



uuu
uu

的极大似然估计是例,

n
i
i XXn
1
22 )(1
)0(,)( 2222 uuuu 有单值反函数的极大似然估计是故

)(
1

1
22

n
i
i XX
n
返回主目录第七章 参数估计
§ 2 估计标准§ 2 估计量的标准
.?
),,(.1 1


E
XX n
且的数学期望存在,无偏性:若?
的无偏估计量。是则称
).?D()?D(
),,(),,(.2
21
122111



的无偏估计量;若都是
,有效性:若 nn XXXX
有效。较则称 21
.?
),,(.3 11



p
n
n
XX
时,当若对于任意的估计量为参数一致性:若?
的一致估计。是则称
返回主目录第七章 参数估计
§ 3 区间估计§ 3 区间估计区间估计要求根据样本给出未知参数的一个范围,
并保证真参数以指定的较大概率属于这个范围。
1,置信区间与置信度使得:找出统计量;对于样本含一待估参数定义:设总体
,),2,1)(,,(
,,,
211
1

ixx
xxX
nii
n
)10(,1}{ 21P
。置信度为该区间的,置信区间的为,称区间1][ 21
的可能性。表示该区间不包含真值的可靠程度。值给出该区间含真是一个随机区间;,区间

1][ 21
返回主目录第七章 参数估计个左右。真值的有个左右,不包含真值的有个区间中包含次,则在得到的这时重复抽样
,即置信度为例如:若
595
1 0 01 0 0
%.951%5


通常,采用 95%的置信度,有时也取 99%或 90%
2,均值的区间估计
。,的置信区间下,来确定在置信度的一个样本。为总体设
][1
),(~,,
21
2
1


NXxx n?
(1),已知方差,估计均值
。点估计,又知道的一个是,且知道设已知方差
)1,0(~
/
1
0
1
2
0
2
N
n
x
u
x
n
x
n
i
i


§ 3 区间估计返回主目录第七章 参数估计
.1}{
:
1
21
21



uP
,使得,值临界,查正态分布表,找出对于给定的置信度



-1}|u P { |
],,[
21

使:称区间;通常我们取对,由此可找出无穷多组即:

-1}-x P { -
0

n
§ 3 区间估计返回主目录第七章 参数估计
,得:找出查正态分布表,2/1)(

0
)-x(- n
,可知:由由正态分布表的构造, 1}|{| tP
]x,-x[ 00
nn

推得,随机区间:
。的概率包含它以1
返回主目录第七章 参数估计
§ 3 区间估计例 6,已知幼儿身高服从正态分布,现从 5~6岁的幼儿中随机地抽查了 9人,其高度分别为:
115,120,131,115,109,115,115,105,110cm;;,置信度为假设标准差 %9570
的置信区间。试求总体均值?
由样本值算得:解:已知,05.0,9,70 n
.115)110120115(91x
,由此得置信区间:查正态分布表得临界值 96.1

57.1 1 9,43.1 1 0
9/796.11 1 5,9/796.11 1 5
返回主目录第七章 参数估计
(2),未知方差,估计均值
n
i
i xx
n
1
22
2
)(
1
1
S
,这时可用样本方差:由于未知方差?
nS
x
/
t而选取样本函数:
则随机变量 t服从 n-1个自由度的 t分布。
§ 3 区间估计
,使得:与分布表,得临界值,查对于给定的 211 t?
, 1}{ 21 tP

使得:我们仍然取成对称区间



1}|{|
],,[
tP 返回主目录第七章 参数估计
.),,1( 找出分布表查?ntt

nS /
-x-
其中,n是样本容量,n-1是表中自由度;由此得:
,可知:
与分布表的构造,比较由




1}|{|
}|{|
tP
tPt
,即 1}
/
{
nS
xP
§ 3 区间估计返回主目录第七章 参数估计
§ 3 区间估计
]x,-x[
n
S
n
S
推得,随机区间:
。的概率包含它以1
例 7,用仪器测量温度,重复测量 7次,测得温度分别为,115,120,131,115,109,115,115,105,110cm;
设温度
。),(~ 2NX
在范围。时,试求温度的真值所在置信度为 %95
是测量值。是温度的真值,解:设 X?
由样本值算得:已知,05.0,7n
.29.1,8.112 2 Sx 返回主目录第七章 参数估计
§ 3 区间估计
。由此得置信区间:得临界值查 4 4 7.2)05.0,6(t
85.1 1 3,75.1 1 1
7
29.1
4 4 7.28.1 1 2,
7
29.1
4 4 7.28.1 1 2

3,方差的区间估计的一个样本。为总体设 ),(~,,21NXxx n?
的一个点估计是我们知道 2
1
22 )(
1
1
n
i
i xxnS
分布。自由度的个服从并且知道样本函数:
2
2
2
1
)1(

n
Sn
返回主目录第七章 参数估计
,使得:与分布表,得临界值,查对于给定的 2121
, 1}{ 21P
,即

用使概率对称的区间:分布无对称性,我们采由于




1}
)1(
{
2/}{}{
22
2
1
21
2
Sn
P
PP
,可知:
与分布表的构造,比较由




1}{
}{
21
22
P
P
§ 3 区间估计返回主目录第七章 参数估计
。找出布表分而查找出分布表查
1
2
2
2
,
)2/,1(,.,)2/,1(
nn
其中,n是样本容量,n-1是表中自由度;由此得:
§ 3 区间估计
22
2
1
)1(-?
Sn
返回主目录第七章 参数估计
§ 3 区间估计
1
2
2
2
2 )1()1(
SnSn推得:
这就是说,随机区间:
,而随机区间的概率包含以 21

1
2
2
2 )1(
,)1(

SnSn

SnSn
12
1,1

.1 的概率包含以? 返回主目录第七章 参数估计例 8,设某机床加工的零件长度,),(~ 2NX
今抽查 16个零件,测得长度(单位,mm)如下:
12.15,12.12,12.01,12.08,
12.09,12.16,12.03,12.01,
12.06,12.13,12.07,12.11,
12.08,12.01,12.03,12.06,
在置信度为 95%时,试求总体方差 的置信区间。2?
由样本值算得:解:已知,05.0,16n
.0 0 2 4 4.02?S
由此得置信区间:
得查得查,5.27)0 2 5.0,15(;26.6)9 7 5.0,15( 2212
0 0 5 8.0,0 0 1 3.026.6 0 0 2 4 4.015,5.27 0 0 2 4 4.015


返回主目录
1 给出了点估计的概念,要掌握矩估计法、极大似然估计法。
2 了解估计量的评选标准(无偏性、有效性、一致性)。
作业:
第七章 小 结返回主目录
.7,6,3,2,11 8 3P