ค้นหา MVUE ที่ไม่เหมือนใคร


10

คำถามนี้มาจากปัญหาเบื้องต้นทางคณิตศาสตร์รุ่นที่ 6 ของ Robert Hogg 7.4.9 ที่หน้า 388

Let X1,...,Xnจะ IID กับไฟล์ PDF f(x;θ)=1/3θ,−θ<x<2θ,ศูนย์อื่น ๆ ที่θ>0 0

(ก) การค้นหา MLE θของθθ^θ

(ข) คือθสถิติเพียงพอสำหรับθ ? ทำไมθ^θ

(ค) คือ(n+1)θ^/n MVUE เอกลักษณ์ของθ ? ทำไม

ฉันคิดว่าฉันสามารถแก้ไข (a) และ (b) ได้ แต่ฉันสับสนโดย (c)

สำหรับ):

Let Y1<Y2<...Ynเป็นสถิติการสั่งซื้อ

L(θ;x)=13θ×13θ×...×13θ=1(3θ)nเมื่อ−θ<y1และyn<2θ; ที่อื่นL(θ;x)=0

dL(θ;x)dθ=−n(3θ)n−1, เนื่องจากθ>0, เราจะเห็นอนุพันธ์นี้เป็นลบ,

ดังนั้นฟังก์ชันความน่าจะเป็นจึงลดลงL(θ;x)

จากและปีn < 2 θ ) , ⇒ ( θ > - ปีที่ 1และ θ > Y n / 2 ) , ⇒ θ > ม. x ( - Y 1 , Y n / 2 )(−θ<y1yn<2θ)⇒ (θ>−y1θ>yn/2),⇒θ>max(−y1,yn/2)

ลดลงดังนั้นเมื่อ θมีค่า samllest ฟังก์ชันความน่าจะเป็นจะบรรลุผลสูงสุดตั้งแต่ θ > m a x ( - y 1 , y n / 2 )เมื่อ θ = m a x ( - y 1 , y n / 2 )ฟังก์ชันความน่าจะเป็นจะได้ค่าสูงสุดL(θ,x)θθ>max(−y1,yn/2)θ=max(−y1,yn/2)

MLE θ = เมตรx ( - Y 1 , Y n / 2 )∴θ^=max(−y1,yn/2)

สำหรับ (b):

f(x1;θ)f(x2;θ)...f(xn;θ)=1(3θ)n∏inI(−θ<xi<2θ)=1(3θ)nI(max(xi)<2θ)×1

โดยทฤษฎีบทตัวประกอบของ Neyman, Y n = เมตรx ( x ฉัน )เป็นสถิติที่เพียงพอสำหรับθ ดังนั้น y n / 2จึงเป็น statisitc ที่เพียงพอเช่นกัน∴yn=max(xi)θyn/2

Samely,

f(x1;θ)f(x2;θ)...f(xn;θ)=1(3θ)n∏inI(−θ<xi<2θ)=1(3θ)nI(min(xi)>−θ)×1

โดยทฤษฎีบทตัวประกอบของ Neyman, Y 1 = m ฉันn ( x ฉัน )เป็นสถิติที่เพียงพอสำหรับθ ดังนั้น - y 1จึงเป็น statisitc ที่เพียงพอเช่นกัน∴y1=min(xi)θ−y1

สำหรับ (c):

ก่อนอื่นเราจะพบ CDF ของX

F(x)=∫−θx13θdt=x+θ3θ,−θ<x<2θ

ต่อไปเราสามารถค้นหา pdf สำหรับทั้งและY nจากสูตรของหนังสือสำหรับสถิติการสั่งซื้อY1Yn

f(y1)=n!(1−1)!(n−1)![F(y1)]1−1[1−F(y1)]n−1f(y1)=n[1−y1+θ3θ]n−113θ=n1(3θ)n(2θ−y1)n−1

Samely,

f(yn)=n(yn+θ3θ)n−113θ=n1(3θ)n(yn+θ)n−1

ต่อไปเราจะแสดงความสมบูรณ์ของตระกูล pdf สำหรับและf ( y n )f(y1)f(yn)

0 โดยFTC(หาอนุพันธ์อินทิกรัล) เราสามารถแสดงu(θ)=0สำหรับทุกθ>0E[u(Y1)]=∫−θ2θu(y1)n1(3θ)n(2θ−y1)n−1dy1=0⇒∫−θ2θu(y1)(2θ−y1)dy1=0FTCu(θ)=0θ>0.

ดังนั้นตระกูลของ pdf จึงเสร็จสมบูรณ์ ..Y1

ยังคงโดยเราสามารถแสดงให้เห็นว่าครอบครัวของไฟล์ PDF Y nนั้นเสร็จสมบูรณ์FTCYn

ปัญหาคือตอนนี้เราต้องแสดงให้เห็นว่าไม่มีอคติ(n+1)θ^n

เมื่อθ = - ปีที่ 1θ^=−y1

E(−y1)=∫−θ2θ(−y1)n(3θ)n(2θ−y1)n−1dy1=1(3θ)n∫−θ2θy1d(2θ−y1)n

เราสามารถแก้ปัญหาอินทิกรัลได้โดยรวมเข้าด้วยกัน

E(−y1)=1(3θ)n[y1(2θ−y1)n∣−θ2θ−∫−θ2θ(2θ−y1)ndy1]=1(3θ)n[θ(3θ)n−(3θ)n+1n+1]=θ−3θn+1=(n−2)θn+1

∴E((n+1)θ^n)=n+1nE(−y1)=n+1n(n−2)θn+1=n−2nθ

ดังนั้นไม่เป็นกลาง estimator ของθเมื่อ θ =-ปีที่ 1(n+1)θ^nθθ^=−y1

เมื่อθ = Y n / 2θ^=yn/2

E(Yn)=∫−θ2θynn(3θ)n(yn+θ)n−1dyn=1(3θ)n∫−θ2θynd(yn+θ)n=1(3θ)n[yn(yn+θ)n∣−θ2θ−∫−θ2θ(yn+θ)ndyn]=1(3θ)n[2θ(3θ)−(3θ)n+1n+1]=2θ−3θn+1=2n−1n+1θ

∴E((n+1)θ^n)=n+1nE(Yn/2)=n+12nE(Yn)=n+12n2n−1n+1θ=2n−12nθ

ยังคงไม่เป็นกลาง estimator ของθเมื่อ θ =Yn/2(n+1)θ^nθθ^=yn/2

แต่คำตอบของหนังสือเล่มนี้คือการที่เป็น MVUE ที่ไม่ซ้ำกัน ฉันไม่เข้าใจว่าทำไมมันถึงเป็น MVUE ถ้ามันเป็นตัวประมาณค่าเอนเอียง(n+1)θ^n

หรือการจัดกลุ่มของฉันผิดโปรดช่วยฉันค้นหาข้อผิดพลาดฉันจะให้การคำนวณที่ละเอียดมากขึ้น

ขอบคุณมาก.


ผมไม่เห็นว่าการคำนวณของการกระจายของใด ๆθθ^
— whuber

ขอบคุณ whuber ที่θ = m x ( - Y 1 , Y n / 2 ) มันอาจเป็น- y 1หรือy n / 2ขึ้นอยู่กับว่าอันไหนใหญ่กว่า ผมคำนวณกระจายทั้งปี1และปี n คุณสามารถเห็นf ( y 1 ) = n 1θ^=max(−y1,yn/2)−y1yn/2y1ynและf(yn)=n1f(y1)=n1(3θ)n(2θ−y1)n−1ในข้อความ f(yn)=n1(3θ)n(yn+θ)n−1
— Deep North

และจากทั้งสองข้างต้นกระจายผมคำนวณและE ( θ ) = E ( Y n / 2 )แล้วE ( n + 1E(θ^)=E(−Y1)E(θ^)=E(Yn/2)E(n+1nθ^)
— Deep นอร์ท

คำตอบ:


6

การทำงานกับ extrema นั้นต้องได้รับการดูแลแต่มันก็ไม่ยาก คำถามที่สำคัญซึ่งอยู่ใกล้กับกลางโพสต์คือ

... เราต้องแสดงให้เห็นว่าเป็นกลางn+1nθ^n

ก่อนหน้านี้คุณได้รับ

θ^=max(−y1,yn/2)=max{−min{yi},max{yi}/2}.

แม้ว่ารูปลักษณ์ที่ยุ่งคำนวณกลายเป็นประถมเมื่อคุณพิจารณาฟังก์ชันการแจกแจงสะสม Fในการเริ่มต้นกับเรื่องนี้ทราบว่า0 ≤ θ ≤ θ ให้เสื้อเป็นตัวเลขที่อยู่ในช่วงนี้ ตามคำจำกัดความF0≤θ^≤θt

F(t)=Pr(θ^≤t)=Pr(−y1<t and yn/2≤t)=Pr(−t≤y1≤y2⋯≤yn≤2t).

นี่เป็นโอกาสที่ทุกค่าอยู่ระหว่าง- เสื้อและ2ตัน ค่าเหล่านั้นผูกพันช่วงเวลาของความยาว3ตัน เพราะการจัดจำหน่ายเป็นชุดน่าจะเป็นที่เฉพาะเจาะจงใด ๆปีผมอยู่ในช่วงเวลานี้เป็นสัดส่วนกับความยาวของมัน:n−t2t3tyi

Pr(yi∈[−t,2t])=3t3θ=tθ.

เนื่องจากเป็นอิสระความน่าจะเป็นเหล่านี้จึงเพิ่มทวีคูณyi

F(t)=(tθ)n.

ความคาดหวังทันทีสามารถพบได้โดยการบูรณาการการทำงานของการอยู่รอดมากกว่าช่วงของค่าที่เป็นไปได้สำหรับθ , [ 0 , θ ]โดยใช้Y = T / θสำหรับตัวแปร:1−Fθ^[0,θ]y=t/θ

E(θ^)=∫0θ(1−(tθ)n)dt=∫01(1−yn)θdy=nn+1θ.

(สูตรนี้สำหรับความคาดหวังมาจากอินทิกรัลปกติผ่านการรวมกลุ่มตามส่วนต่าง ๆ รายละเอียดจะแสดงไว้ที่ส่วนท้ายของhttps://stats.stackexchange.com/a/105464 )

Rescaling โดยให้(n+1)/n

E(n+1nθ^)=θ,

QED


มีการพิมพ์ผิดสูตรสุดท้ายคือมันควรจะเป็นθไม่θ nθ^θ^n
— ลึกเหนือ

@ ลึกโอ้แน่นอน! ขอบคุณสำหรับการชี้ให้เห็นว่า ตอนนี้ได้รับการแก้ไขแล้ว
— whuber
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.