との結合分布を


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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バージョンの質問7.6.7からのものです。問題は :

サイズランダムサンプルをpdfn

f(x;θ)=(1/θ)exp⁡(−x/θ)I(0,∞)(x)

のMLEとMVUEを見つけます。P(X≤2)

MLEを見つける方法を知っています。

MVUEを見つけるアイデアは、Rao-BlackwellとLehmannとScheffeを使用することだと思います。最初に、不偏推定量を見つけます。これはであり、 a十分な統計。P(X≤2)I(0,2)(X1)Y=∑i=1nXi

次に、がMUVEになります。E[I(0,2)(X1)∣Y]

期待値を見つけるには、X1とY = \ sum_ {i = 1} ^ n X_iの同時分布が必要ですY=∑i=1nXi

ここで行き詰まっています。

本には解決策がありますが、私は解決策を理解していません。解は、Z=X1とYの結合分布を見つけようとしていますが、最初にV=X1+X2とU=X1+X2+X3+...ヤコビアンは、他の変数を統合したものです。

ヤコビアンはなぜ1に等しいのですか?

共同分布の答えは

g(z,y;θ)=(y−z)n−2(n−2)!θne−y/θ

どうすれば入手できますか?

更新:西安によって提案されたように(この本は変換が混乱することを示唆しています)、次の方法で変換を実行してみましょう:

しましょう

Y1=X1,Y2=X1+X2,Y3=X1+X2+X3,Y4=X1+X2+X3+X4,⋮Yn=X1+X2+X3+X4+⋯+Xn

その後

X1=Y1,X2=Y2−Y1,X3=Y3−Y2,X4=Y4−Y3,⋮Xn=Yn−Yn−1

対応するヤコビアンは次のとおりです。

|J|=|∂x1∂y1∂x1∂y2∂x1∂y3⋯∂x1∂yn∂x2∂y1∂x2∂y2∂x2∂y3⋯∂x2∂yn∂x3∂y1∂x3∂y2∂x3∂y3⋯∂x3∂yn⋮⋮⋮⋮∂xn∂y1∂xn∂y2∂xn∂y3⋯∂xn∂yn|=100⋯00−110⋯000−11⋯00⋮⋮⋮⋮⋮000⋯−11=1

ため IIDれる [または ]の関節密度です。X1,X2,…,XnΓ(1,θ)E(1/θ)x1,x2,…,xn

f(バツ1、バツ2、…、バツん)=1θexp⁡(−バツ1/θ)×1θexp⁡(−バツ2/θ)×⋯×1θexp⁡(−バツん/θ)私バツ1≥0⋯私バツん≥0

したがって、の結合pdf は(Y1、Y2、…、Yん)

h(y1、y2、…、yん)=1θんexp⁡(−y1/θ)exp⁡[−(y2−y1)/θ]exp⁡[−(y3−y2)/θ]⋯exp⁡[−(yん−yん−1)/θ]|J|私y1≥0私y2−y1≥0⋯私yん−yん−1≥0=1θんexp⁡(−yん/θ)私y1≥0私y2≥y1⋯私yん≥yん−1

次に、を統合して、結合pdfとを取得できます。y2、y3、…、yん−1y1yん

西安からの提案のおかげで、今私は問題を解決することができます、私は以下に詳細な計算を与えます

g(y1,yn)=∫y1yn∫y2yn⋯∫yn−3yn∫yn−2yn1θnexp⁡(−yn/θ)dyn−1dyn−2⋯dy3dy2=1θnexp⁡(−yn/θ)∫y1yn∫y2yn⋯∫yn−3yn∫yn−2yndyn−1dyn−2⋯dy3dy2=1θnexp⁡(−yn/θ)∫y1yn∫y2yn⋯∫yn−4yn∫yn−3yn(yn−yn−2)dyn−2dyn−3⋯dy3dy2=1θnexp⁡(−yn/θ)∫y1yn∫y2yn⋯∫yn−5yn∫yn−4yn(yn−yn−3)22dyn−3dyn−4⋯dy3dy2=1θnexp⁡(−yn/θ)∫y1yn∫y2yn⋯∫yn−6yn∫yn−5yn(yn−yn−4)32×3dyn−4dyn−5⋯dy3dy2=1θnexp⁡(−yn/θ)∫y1yn∫y2yn⋯∫yn−7yn∫yn−6yn(yn−yn−5)42×3×4dyn−5dyn−4⋯dy3dy2=⋯=1θnexp⁡(−yn/θ)(yn−y1)n−2(n−2)!

本の表記法に変更すると、y=yn,z=y1

g(z,y;θ)=(y−z)n−2θn(n−2)!e−y/θ.

これは問題を解決します。


を経由するという概念は理解できませんが、からへの変換には、ヤコビアンが1つあります。ヤコビアンの定義。(X 1、。。。、xはN)(X 1、xは1 + X 2、... 、xは1X1+X2(x1,...,xn)(x1,x1+x2,…,x1+…+xn)
— 西安

@西安、ありがとうございます。変換を試してみましたが、本が提案する解決策をまだ取得できませんY1=バツ1、Y2=バツ1+バツ2、。。。、Yん=バツ1+バツ2+。。。+バツん
— Deep North

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あと少しです。インジケーター関数を追加しての結合密度の導出を修正しました。これは、の積分の範囲が最初にを統合し、次にを統合した場合...これにより、不足しているが提供されます。、Y 2、... 、Y N - 1 ∫ Y N Y 1 ∫ Y N Y 2 ⋯ ∫ Y N Y N - 2 Y N - 1つの Y - N - 2(N - 2 )!(Y1、…、Yん)y2、…、yん−1
∫y1yん∫y2yん⋯∫yん−2yん
yん−1y−ん−2(ん−2)!
— 西安

回答:


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変換引数は正常に機能し、常に役立ちますが、変数が離散的である場合に使用する方法にある程度類似する、この問題を解決する別の方法を提案します。主な違いは、離散確率変数は連続rvに対して明確に定義されているが、、少し注意する必要があることを思い出してください。P (X = x )Y P (Y = y )= 0バツ P(バツ=バツ)YP(Y=y)=0

してみましょう、私たちは今、共同配送を探していますS=Σ私=1んバツ私

fバツ1、S(バツ1、s)

確率で近似できます

fバツ1、S(バツ1、s)≈P[バツ1<バツ1<バツ1+Δバツ1、s<S<s+Δs]≈P[バツ1<バツ1<バツ1+Δバツ1、s−バツ1<Σ私=2んバツ私<s−バツ1+Δs]=P[バツ1<バツ1<バツ1+Δバツ1]P[s−バツ1<Σ私=2んバツ私<s−バツ1+Δs]≈1θexp⁡{−バツ1θ}(s−バツ1)ん−2exp⁡{−s−バツ1θ}Γ(ん−1)θん−1=(s−バツ1)ん−2θん(ん−2)!exp⁡{−sθ}

以下のための。4行目では、指数が特殊なケースであるガンマ分布の加法性プロパティを使用していることに注意してください。0<バツ1<s<∞

表記を調整すると、上記と同じ結果になります。この方法では、複数の統合を回避できます。そのため、私はそれを好みます。ただし、密度の定義方法には注意してください。

お役に立てれば。


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私が間違っている場合は修正してください。ただし、UMVUEの条件付き期待値を見つけるために条件付き分布を見つける必要はないと思います。独立したベータ変数とガンマ変数間の既知の関係を使用して、条件付き平均を見つけることができます。具体的には、とが独立したガンマ変量である場合、はガンマ変量であり、ベータ変量独立しているという事実です。UVU+VUU+V

ここで、とは独立して配布されます。そしてはとは独立して配布されます。バツ1〜ガンマ(1、1θ)Σ私=2んバツ私〜ガンマ(ん−1、1θ)バツ1+Σ私=2んバツ私〜ガンマ(ん、1θ)バツ1バツ1+Σ私=2んバツ私〜ベータ(1、ん−1)

規定h(バツ1、⋯、バツん)={1、 もし バツ1≤20、 さもないと 

T=Σ私=1んバツ私は、分布群に対して十分です。{1−exp⁡(−バツθ):θ>0}

UMVUEそうであり、によってレーマン・シェッフェ定理。P(バツ≤2)E(h|T)

我々は、している

E(h|T=t)=P(バツ1≤2|Σ私=1んバツ私=t)=P(バツ1Σ私=1んバツ私≤2t|Σ私=1んバツ私=t)=P(バツ1バツ1+Σ私=2んバツ私≤2t|Σ私=1んバツ私=t)=P(バツ1バツ1+Σ私=2んバツ私≤2t)=∫02/t(1−バツ)ん−2B(1、ん−1)dバツ=1−(1−2t)ん−1

したがって、はます。1 - ( 1 - 2P(バツ≤2)1−(1−2Σ私=1んバツ私)ん−1


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私はこの答えが好きです。
— hyg17
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