เป็นที่รู้จักกันดี (หรือพิสูจน์ได้ง่าย) ว่าสมการกำลังสองมี extremum ที่z = - βαz2+2βz+γ . นี้แสดงให้เห็นว่าสำหรับใดก็ตามnจำนวนจริงx1,x2,...,xnปริมาณ
G()= n Σฉัน=1(xฉัน-)2=( n Σฉัน= 1 x 2 ฉัน )-2a( n ∑ i = 1 xi)+nz=−βαnx1,x2,…,xn
มีค่าต่ำสุดเมื่อ
= 1
G(a)=∑i=1n(xi−a)2=(∑i=1nx2i)−2a(∑i=1nxi)+na2,
x
a=1n∑i=1nxi=x¯
ตอนนี้สมมติว่าเป็นตัวอย่างที่มีขนาดnจากการกระจายกับที่ไม่รู้จักย่อมμและความแปรปรวนที่ไม่รู้จักσ 2 เราสามารถประมาณμเป็น1xinμσ2μซึ่งง่ายต่อการคำนวณ แต่ความพยายามในการประมาณσ2
เป็น11n∑ni=1xi=x¯σ21n∑ni=1(xi−μ)2=n−1G(μ)μG(x¯)G(μ)≥G(x¯)G(μ)G(μ)G(x¯)nn−1
G(μ)≈nn−1G(x¯)(1)
n−1G(μ)=1n∑i=1n(xi−μ)21n−1G(x¯)=1n−1∑i=1n(xi−x¯)2.
(1)
G(μ)=∑i=1n(xi−μ)2=∑i=1n(xi−x¯+x¯−μ)2=∑i=1n((xi−x¯)2+(x¯−μ)2+2(xi−x¯)(x¯−μ))=G(x¯)+n(x¯−μ)2+(x¯−μ)∑i=1n(xi−x¯)=G(x¯)+n(x¯−μ)2(2)
∑ni=1(xi−x¯)=nx¯−nx¯=0n(x¯−μ)2=n1n2(∑i=1n(xi−μ))2=1n∑i=1n(xi−μ)2+2n∑i=1n∑j=i+1n(xi−μ)(xj−μ)=1nG(μ)+2n∑i=1n∑j=i+1n(xi−μ)(xj−μ)(3)
xiμμ(xi−μ)(xj−μ)(3)1nG(μ)(3)(2)G(μ)≈G(x¯)+1nG(μ)⟹G(μ)≈nn−1G(x¯)
(1)