ユニークなMVUEを見つける


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この質問は、ロバート・ホッグの数学統計入門第6バージョン問題7.4.9、388ページからの質問です。

LET PDFファイルでIIDことゼロの他の場所、\シータ> 0X1,...,Xnf(x;θ)=1/3θ,θ<x<2θ,θ>0

()MLE検索θ^θ

(b)はθ^のための十分な統計θ?どうして ?

(c)(n+1)θ^/n\ thetaの一意のMVUE θですか?どうして ?

(a)と(b)は解決できると思いますが、(c)で混乱しています。

のために):

してみましょうY1<Y2<...Yn順序統計こと。

L(\ theta; x)= \ frac {1} {3 \ theta} \ times \ frac {1} {3 \ theta} \ times ... \ times \ frac {1} {3 \ theta} = \ frac {1} {(3 \シータ)^ N} - \シータ<Y_1及びy_n <2 \シータ、他の場所のL(\シータ; X)= 0L(θ;x)=13θ×13θ×...×13θ=1(3θ)nθ<y1yn<2θL(θ;x)=0

dL(θ;x)dθ=n(3θ)n1θ>0、この導関数は負であることがわかります。

したがって、尤度関数L(θ;x)は減少しています。

(θ<y1yn<2θ)θ (θ>y1θ>yn/2),θ>max(y1,yn/2)

θ θ > M X - Y 1Y N / 2 θ = M X - Y 1 Y nはL(θ,x)ときに、減少している、以降samllest値を有する尤度関数を最大を達成する、場合、尤度関数は最大値を達成します。θθ>max(y1,yn/2)θ=max(y1,yn/2)

mleθ^=max(y1,yn/2)

(b)の場合:

f(x1;θ)f(x2;θ)...f(xn;θ)=1(3θ)ninI(θ<xi<2θ)=1(3θ)nI(max(xi)<2θ)×1

Y N = M A X X Iθ Y N / 2ネイマンの因数分解定理により、は十分な統計量です。したがって、も十分な統計です。yn=max(xi)θyn/2

同様に、

f(x1;θ)f(x2;θ)...f(xn;θ)=1(3θ)ninI(θ<xi<2θ)=1(3θ)nI(min(xi)>θ)×1

Y 1 =は、mがI N X Iθ - 、Y 1ネイマンの因数分解定理により、は十分な統計量です。したがって、も十分な統計です。y1=min(xi)θy1

(c)の場合:

まず、のCDFを見つけますX

F(x)=θx13θdt=x+θ3θ,θ<x<2θ

次に、注文統計の本の式からと両方のpdfを見つけることができます。Y nY1Yn

f(y1)=n!(11)!(n1)![F(y1)]11[1F(y1)]n1f(y1)=n[1y1+θ3θ]n113θ=n1(3θ)n(2θy1)n1

同様に、

f(yn)=n(yn+θ3θ)n113θ=n1(3θ)n(yn+θ)n1

次に、とのPDFファミリーの完全性を示しますf y nf(y1)f(yn)

F T C U θ = 0 θ > 0E[u(Y1)]=θ2θu(y1)n1(3θ)n(2θy1)n1dy1=0θ2θu(y1)(2θy1)dy1=0。(積分の導出)により、すべてのに対してを示すことができ。FTCu(θ)=0θ>0

したがって、pdfファミリが完成します。Y1

同様に、まだによって、pdfファミリーが完成していることを示すことができます。Y nFTCYn

問題は、が公平であることを示す必要があることです。(n+1)θ^n

場合θ^=y1

E(y1)=θ2θ(y1)n(3θ)n(2θy1)n1dy1=1(3θ)nθ2θy1d(2θy1)n

部品で積分することで積分を解くことができます

E(y1)=1(3θ)n[y1(2θy1)nθ2θθ2θ(2θy1)ndy1]=1(3θ)n[θ(3θ)n(3θ)n+1n+1]=θ3θn+1=(n2)θn+1

E((n+1)θ^n)=n+1nE(y1)=n+1n(n2)θn+1=n2nθ

したがって、は、場合、不偏推定量ではありません θ θ =-Y1(n+1)θ^nθθ^=y1

場合θ^=yn/2

E(Yn)=θ2θynn(3θ)n(yn+θ)n1dyn=1(3θ)nθ2θynd(yn+θ)n=1(3θ)n[yn(yn+θ)nθ2θθ2θ(yn+θ)ndyn]=1(3θ)n[2θ(3θ)(3θ)n+1n+1]=2θ3θn+1=2n1n+1θ

E((n+1)θ^n)=n+1nE(Yn/2)=n+12nE(Yn)=n+12n2n1n+1θ=2n12nθ

それでも、は、場合、不偏推定量ではありません θ θ =YN/2(n+1)θ^nθθ^=yn/2

しかし、本の答えは、がユニークなMVUEであるということです。偏った推定器である場合、それがMVUEである理由を私は理解していません。(n+1)θ^n

または、私の計算が間違っています。間違いを見つけるのを手伝ってください。より詳細な計算を提供できます。

どうもありがとうございました。


分布の計算が表示されません。θ^
whuber

ありがとう、whuber、。またはどちらかが大きくなります。と両方の分布を計算しました。あなたが見ることができるおよびテキストの。-、Y1つのYθ^=max(y1,yn/2)y1、Y 1 、Y N F Y 1= N 1yn/2y1yn F Y N= N 1f(y1)=n1(3θ)n(2θy1)n1f(yn)=n1(3θ)n(yn+θ)n1
ディープノース

上記の2つの分布から、およびを計算し、次にE E(θ^)=E(Y1)EN+1E(θ^)=E(Yn/2)E(n+1nθ^)
ディープノース

回答:


6

極値を扱うには注意必要ですが、難しいことではありません。投稿の中央付近にある重要な質問は、

...が公平であることを示す必要があります。n+1nθ^n

以前に入手した

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

面倒に見えますが、累積分布関数を考えると、計算は初歩的になります 。これを始めるために、に注意してください。してみましょうこの範囲の数です。定義により、0 θθ トンF0θ^θt

F(t)=Pr(θ^t)=Pr(y1<t and yn/2t)=Pr(ty1y2yn2t).

これは、すべての値がと間にある可能性です。これらの値は、長さ間隔を制限します。分布が均一であるため、特定のがこの区間にある確率は、その長さに比例します。nt2t3tyi

Pr(yi[t,2t])=3t3θ=tθ.

は独立しているため、これらの確率は乗算され、yi

F(t)=(tθ)n.

変数にを使用して、、の可能な値の間隔で生存関数を積分することにより、期待値をすぐに見つけることができます。θ1Fθ^[0,θ]y=t/θ

E(θ^)=0θ(1(tθ)n)dt=01(1yn)θdy=nn+1θ.

(この期待値の式は、部品による統合を介して通常の積分から導出されます。詳細は、https://stats.stackexchange.com/a/105464の最後に記載されています。)

再スケーリングが得られます(n+1)/n

E(n+1nθ^)=θ,

QED


最後の式にはタイプミスがあります。ではなく、 θ n個θ^θ^n
Deep North

@ディープ・オー、もちろん!指摘いただきありがとうございます。現在は修正されています。
whuber
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