Найти уникальный MVUE


10

Этот вопрос взят из книги Роберта Хогга «Введение в математическую статистику, 6-я версия», проблема 7.4.9 на стр. 388.

Пусть будут iid с pdf ноль в другом месте, где .X1,...,Xnf(x;θ)=1/3θ,−θ<x<2θ,θ>0

(а) Найдите mle изθ^θ

(b) Является ли достаточной статистикой для ? Почему ?θ^θ

(c) Является ли уникальным MVUE для ? Почему ?(n+1)θ^/nθ

Я думаю, что могу решить (а) и (б), но меня смущает (в).

Для):

Пусть будет статистикой заказа.Y1<Y2<...Yn

L(θ;x)=13θ×13θ×...×13θ=1(3θ)n когда и ; в других местах−θ<y1yn<2θL(θ;x)=0

dL(θ;x)dθ=−n(3θ)n−1 , так как , мы можем видеть, что эта производная отрицательна,θ>0

поэтому функция правдоподобия уменьшается.L(θ;x)

Из и , и (−θ<y1yn<2θ)⇒ (θ>−y1θ>yn/2),⇒θ>max(−y1,yn/2)

L(θ,x) уменьшается, поэтому, когда имеет самое маленькое значение, функция правдоподобия достигнет максимума, поскольку , когда функция правдоподобия достигнет максимального значения.θθ>max(−y1,yn/2)θ=max(−y1,yn/2)

∴ mleθ^=max(−y1,yn/2)

Для (б):

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

∴ по теореме Неймана о факторизации является достаточной статистикой для . Следовательно, также является достаточной статистикой.yn=max(xi)θyn/2

однообразный,

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

∴ по теореме Неймана о факторизации, является достаточной статистикой для . Следовательно, также является достаточной статистикой.y1=min(xi)θ−y1

Для (с):

Сначала мы находим CDFX

F(x)=∫−θx13θdt=x+θ3θ,−θ<x<2θ

Далее мы можем найти pdf для и из формулы книги для статистики заказов.Y1Yn

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

однообразный,

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

Далее покажем полноту семейства pdf для иf(y1)f(yn)

E[u(Y1)]=∫−θ2θu(y1)n1(3θ)n(2θ−y1)n−1dy1=0⇒∫−θ2θu(y1)(2θ−y1)dy1=0 . По (производный интеграл) мы можем показать для всех .FTCu(θ)=0θ>0

Поэтому семейство pdf завершено ..Y1

Точно так же, по , мы можем показать, что семейство pdf завершено.FTCYn

Теперь проблема в том, что нам нужно показать, что беспристрастен.(n+1)θ^n

Когдаθ^=−y1

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

Мы можем решить интеграл путем интеграции по частям

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

Следовательно, не является объективной оценкой when(n+1)θ^nθθ^=−y1

Когдаθ^=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

Тем не менее, не является непредвзятой оценкой when(n+1)θ^nθθ^=yn/2

Но ответ книги таков: является уникальным MVUE. Я не понимаю, почему это MVUE, если это предвзятая оценка.(n+1)θ^n

Или мои расчеты неверны, пожалуйста, помогите мне найти ошибки, я могу дать вам более подробные расчеты.

Большое спасибо.


Я не вижу каких-либо вычислений распределения . θ^
— whuber

Спасибо, что, . Это либо либо зависит от того, какой из них больше. Я рассчитал распределения как для и для . Вы можете видеть и в тексте. θ^=max(−y1,yn/2)−y1yn/2y1ynf(y1)=n1(3θ)n(2θ−y1)n−1f(yn)=n1(3θ)n(yn+θ)n−1
— Глубокий Север

И из двух приведенных выше распределений я вычислил и затемE(θ^)=E(−Y1)E(θ^)=E(Yn/2)E(n+1nθ^)
— Глубокий север

Ответы:


6

Работа с экстремумами требует осторожности, но это не должно быть трудным. Важнейший вопрос, который можно найти в середине поста:

... нам нужно показать, что беспристрастен.n+1nθ^n

Ранее вы получили

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

Несмотря на то, что внешний вид грязный, вычисления становятся элементарно , если учесть интегральную функцию распределения . Чтобы начать с этим, обратите внимание, что . Пусть будет числом в этом диапазоне. По определению,F0≤θ^≤θt

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

Это вероятность того, что все значения лежат между и . Эти значения ограничены интервалом длиной . Поскольку распределение является равномерным, вероятность того, что любой конкретный находится в этом интервале, пропорциональна его длине:n−t2t3tyi

Pr(yi∈[−t,2t])=3t3θ=tθ.

Поскольку независимы, эти вероятности умножаются, даваяyi

F(t)=(tθ)n.

Ожидание может быть немедленно найдено путем интегрирования функции выживания по интервалу возможных значений для , , используя для переменной:1−Fθ^[0,θ]y=t/θ

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

(Эта формула для ожидания получена из обычного интеграла через интеграцию по частям. Подробности приведены в конце https://stats.stackexchange.com/a/105464 .)

Масштабирование по дает(n+1)/n

E(n+1nθ^)=θ,

КЕД .


Существует последняя опечатка для последней формулы, она должна быть notθ^θ^n
— Deep North

@ Конечно, конечно! Спасибо за указание на это. Это сейчас исправлено.
— whuber
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.