Найти UMVUE из где


10

Пусть это случайные переменные, имеющие pdfX1,X2,...,Xn

fX(x∣θ)=θ(1+x)−(1+θ)I(0,∞)(x)

где θ>0 . Задайте UMVUE для 1θ и вычислите его дисперсию

Я узнал о двух таких методах для полученных UMVUE:

  • Нижняя граница Крамера-Рао (CRLB)
  • Леманн-Шеффе Терем

Я собираюсь попробовать это, используя первый из двух. Я должен признать, что я не совсем понимаю, что здесь происходит, и я основываю свои попытки решения на примере проблемы. У меня есть, что fX(x∣θ) - это полное однопараметрическое экспоненциальное семейство с

h(x)=I(0,∞) ,c(θ)=θ ,w(θ)=−(1+θ) ,t(x)=log(1+x)

Поскольку w′(θ)=1 отлично от нуля на Θ , применяется результат CRLB. У нас есть

log fX(x∣θ)=log(θ)−(1+θ)⋅log(1+x)

∂∂θlog fX(x∣θ)=1θ−log(1+x)

∂2∂θ2log fX(x∣θ)=−1θ2

поэтому

I1(θ)=−E(−1θ2)=1θ2

и CRLB для непредвзятых оценок являетсяτ(θ)

[τ′(θ)]2n⋅I1(θ)=θ2n[τ′(θ)]2

Так как

∑i=1nt(Xi)=∑i=1nlog(1+Xi)

тогда любая линейная функция или, что эквивалентно, любая линейная функция , достигнет CRLB своего ожидания и, таким образом, будет UMVUE его ожидания. Поскольку мы имеем, что UMVUE равно∑i=1nlog(1+Xi)1n∑i=1nlog(1+Xi)E(log(1+X))=1θ1θ1n∑i=1nlog(1+Xi)

Для естественной параметризации мы можем использоватьη=−(1+θ)⇒θ=−(η+1)

затем

Var(log(1+X))=ddη(−1η+1)=1(η+1)2=1θ2

Это правильное решение? Есть ли более простой подход? Этот метод работает только тогда, когда равен тому, что вы пытаетесь оценить?E(t(x))


4
В тот момент, когда вы показали, что pdf является членом однопараметрического экспоненциального семейства, сразу становится ясно, что полной достаточной статистикой для этого семейства является Поскольку, как вы говорите, , есть UMVUE для по теореме Лемана-Шеффе.
T(X1,…,Xn)=∑i=1nln⁡(1+Xi)
E(T/n)=1θT/n1/θ
— StubbornAtom

Так что та часть, где у меня есть "Так как равна нулю ..... " не имеет значения? w′(θ)=1θ2n[τ′(θ)]2
— Реми,

2
На самом деле, нет; дисперсию легче найти с помощью CRLB. Таким образом, чтобы решить оба вопроса одновременно, достаточно вашего аргумента. T
— StubbornAtom

Чтобы найти дисперсию таким образом, я бы взял ? Значит, я раньше делал это неправильно? θ2n[τ′(θ)]2=θ2n(−1θ2)2=1nθ2
— Реми

Да, это дисперсия . Точно. T
— StubbornAtom

Ответы:


8

Ваши рассуждения в основном верны.

Плотность соединения образца составляет(X1,X2,…,Xn)

fθ(x1,x2,…,xn)=θn(∏i=1n(1+xi))1+θ1x1,x2,…,xn>0,θ>0⟹ln⁡fθ(x1,x2,…,xn)=nln⁡(θ)−(1+θ)∑i=1nln⁡(1+xi)+ln⁡(1min1≤i≤nxi>0)⟹∂∂θln⁡fθ(x1,x2,…,xn)=nθ−∑i=1nln⁡(1+xi)=−n(∑i=1nln⁡(1+xi)n−1θ)

Таким образом, мы выразили функцию оценки в виде

(1)∂∂θln⁡fθ(x1,x2,…,xn)=k(θ)(T(x1,x2,…,xn)−1θ)

, что является условием равенства в неравенстве Крамера-Рао.

Нетрудно проверить, что

(2)E(T)=1n∑i=1nE(ln⁡(1+Xi))⏟=1/θ=1θ

Из и можно сделать вывод, что(1)(2)

  • Статистика является несмещенной оценкой .T(X1,X2,…,Xn)1/θ
  • T удовлетворяет условию равенства неравенства Крамера-Рао.

Эти два факта вместе означают, что - это UMVUE .T1/θ

Вторая пуля фактически говорит нам, что дисперсия достигает нижней границы Крамера-Рао для .T1/θ

В самом деле, как вы показали,

Eθ[∂2∂θ2ln⁡fθ(X1)]=−1θ2

Это означает, что информационная функция для всей выборки имеет вид

I(θ)=−nEθ[∂2∂θ2ln⁡fθ(X1)]=nθ2

Таким образом, нижняя граница Крамера-Рао для и, следовательно, дисперсия UMVUE равна1/θ

Var⁡(T)=[ddθ(1θ)]2I(θ)=1nθ2


Здесь мы воспользовались следствием неравенства Крамера-Рао, которое говорит, что для семейства распределений параметризовано (при условии выполнения условий регулярности неравенства CR), если статистика несмещена для для некоторая функция и если она удовлетворяет условию равенства в неравенстве CR, а именно: , тогда должно быть UMVUE для . Так что этот аргумент не работает в каждой проблеме.fθTg(θ)g

∂∂θln⁡fθ(x)=k(θ)(T(x)−g(θ))
Tg(θ)

В качестве альтернативы, используя теорему Лемана-Шеффе, можно сказать, что - это UMVUE так как несмещен для и является полной статистикой, достаточной для семейства распределений. То, что достаточно конкурентен, ясно из структуры плотности соединения образца в терминах однопараметрического экспоненциального семейства. Но дисперсия может быть немного сложно найти напрямую.T=1n∑i=1nln⁡(1+Xi)1/θ1/θTT


Можно также использовать распределение чтобы найти его среднее значение, дисперсию. T
— StubbornAtom
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.