(三) 求点估计的方法-一矩法估计
参数估计时,一个直观的思想是用样本均值作为总体均值的估计,用样本方差作为总体方差的估计等。由于均值与方差在统计学中统称为矩,总体均值与总体方差属于总体矩,样本均值与样本方差属于样本矩。因此上面的做法可用如下两句话概括:(1)用样本矩去估计相应的总体矩。
(2)用样本矩的函数去估计相应总体矩的函数。
此种获得未知参数的点估计的方法称为矩法估计。
矩法估计简单而实用,所获得的估计量通常(尽管不总是如此)也有较好的性质。例如对任何总体,样本均值 对总体均值 的估计总是无偏的,样本方差 对总体方差 的估计也总是无偏的。但是应该注意到矩法估计不一定总是最有效的,而且有时估计也不惟一。
[例l.4-1] 从某厂生产的一批铆钉中随机抽取10个,测得其头部直径分别为:
13.30,13.38,13.40,13.43,13.32,13.48,13.34,13.47,13.44,13.50
试求铆钉头部直径总体的均值 与标准差 的估计。
解:用矩法估计可得:
=0.0048771
注意:用样本标准差s来估计总体标准差 ,估计是有偏的。
(四)对几种分布参数的矩法估计的例子
[例1.4-2] 设样本 来自参数为 的指数分布,求 的矩法估计。
解:指数分布中,E(X)=1/ ,所以 =1/E(X),用样本均值 代E(X),则得A的矩法估计为 。
[例1.4-3] 设样本 来自参数为 的泊松分布,由于E(X)= ,
Var(X)= ,因此 与 都可以作为 的矩法估计,因此 的估计不惟一。遇到这种情况时,常选用低阶矩作为参数的矩法估计。均值是一阶矩,方差是二阶矩,故在泊松分布场合,选用样本均值 作为 的估计。即 。
[例1.4-4] 设样本 来自两点分布 ,即n=1的二项分布。两点分布只能取0或1两个值,其中“0”表示失败,“1”表示成功,从而样本均值为:
另一方面,两点分布 的总体均值 是成功概率。按矩法估计的思想,可得p的矩法估计: ,即用成功的频率去估计概率。
[例1.4-5] 设样本 来自均匀分布 。其均值为 ,方差为 ,由矩法估计的思想可列出如下两个方程:
解之可得 与 的矩法估计:
例如,从均匀分布 随机抽取一个样本量为5的样本:4.7,4.0,4.5,4.2,5.0。计算得 ,从而可得 与 的矩法估计为:
(五)正态总体参数的估计
设 是来自正态总体 的一个样本,参数 , 和 常用的无偏估计分述如下。
正态均值 的无偏估计有两个,一个是样本均值 ,另一个是样本中位数 ,即:
其中 为有序样本,当样本量n为l或2时,这两个无偏估计相同。当n≥3时,它们一般不同,但总有:
Var( ) ≤ Var( )
这意味着,对正态均值 来说,样本均值 总比样本中位数 更有效。因此在实际应用中,应优先选用样本均值 去估计正态均值 。有时在统计工作现场,为了简便和快捷,选用样本中位数 去估计正态均值 也是有的,如统计过程控制(见第四章)中的中位数图就是如此。
(2)正态方差 的无偏估计常用的只有一个,就是样本方差 ,即:
理论研究表明,在所有无偏估计中它是最有效的。
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