Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Автоматизация научных исследований..pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
6.27 Mб
Скачать

На рис. 4.7 обозначено: Dmin - минимальное значение дисперсии

лл

оценки £>[0 „]; 0 „Эфф - эффективная оценка параметра 0 .

А л

Если для несмещенных оценок 0„,i и в„ , 2 параметра 0 справед­ ливо неравенство вида

М[(0 „,,- 0) 2] < М[(к,2 - 0) 2 ],

(4 .1 2 )

А

Л

то оценка 0 „,i является более эффективной, чем оценка 0 „,2 . Свойство 4 точечных оценок заключается в следующем: оценка

Л

0 л = ф(х,,х2,...,хп) называется достаточной, если она содержит всю информацию об оцениваемом параметре 0 , содержащуюся в выбор-

л

ке. Оценка 0Яявляется достаточной тогда и только тогда, когда мож­ но найти две неотрицательные функции g] и g2 такие, что

л

(4.13)

L(x],x2,...,xn,Q) = gi(0/„0)- g2(x,,х2,...,х„),

где

 

Z(x, ,х2,..., х„,0) = /„ (х, ,х2,..., х„,0).

(4.14)

Здесь 1(х,,х2,...,х„,0) - функция правдоподобия; /,(х,,х2,...,х(,,0) - совместная плотность распределения вероятностей элементов выбор­ ки х,,х2,...,хп, которая определяется соотношением

/ й(х„х2,...,хя,0) = /;(х,,0 )у;(х2,0 )...у;(хн,0 ) .

(4.15)

Наилучшей оценкой из тех оценок, которые можно найти, являет-

л

ся оценка 0 И, которая одновременно является несмещенной, состоя­ тельной, эффективной и достаточной.

4.5. Методы получения точечных оценок параметров закона распределения случайной величины X

Предполагается, что вид закона распределения случайной вели­ чины X известен, а числовые значения параметров закона распреде­ ления неизвестны.

Существуют следующие методы получения точечных оценок па­ раметров закона распределения случайной величины X

1 ) метод моментов;

2 ) метод максимума правдоподобия;

3) метод Пирсона или метод минимума yj. Рассмотрим первые два метода.

 

4.5.1. Метод моментов

 

Метод

моментов

заключается

в

приравнивании

моментов

тг,\хг,г= 1,2,... к оценкам этих моментов

л л

 

/и,,рг,/- = 1,2,... Пусть 0 -

неизвестный

параметр

плотности

распределения вероятностей

 

 

 

 

 

д

 

f x(х, 0). Запишем формулы для определения ш,(0) и т\.

 

Имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

/и,(0 )=

Jx/j(x,0 )c&;

(4.16)

 

 

Л

1 п

Л

 

(4.17)

 

 

т\ = —Ух, = тх,

 

 

 

п ,=|

 

 

 

л

где тх - оценка математического ожидания случайной величины X. Приравнивая (4.16) к (4.17), получим уравнение для оценки неиз­

вестного параметра 0 вида

т](в) = тх.

 

(4.18)

 

л

 

 

Решая это уравнение, находим оценку 0 неизвестного параметра 0.

Если по выборке х,,х2,...,х„ надо оценить к неизвестных пара­

метров 0 ,,0 2,...,0 *, то надо

найти 1 -й, 2 -й,...,

к-и моменты

закона

распределения f x(х,0 ,,0 2,...,0 А.),

 

 

/и,(0,,02,...,0*) = jV^x,©,,©,,...,© *)^,/

= 1,2,...,*,

(4.19)

 

л

 

 

найти соответствующие оценки этих моментов т, , j - 1,2 ,...Д,

 

ntj =

х/ , j =1,2,..., к

 

(4.20)

пы

иприравнять их. Получим систему к уравнений с к неизвестными:

wy(0,,0,,...,0A.) = wj2, у =1,2,...,Л.

 

(4.21)

а л

а

неиз­

Решая систему уравнений (4.21), находим оценки 0 i,0 2,...,0 *

вестных параметров 0 |;0 2,...,0 *.

Преимущество метода моментов - простота его применения. Недостатки метода следующие:

1 ) оценки не обеспечивают наименьший возможный разброс; 2 ) оценки при п —><х>не являются асимптотически эффективными;

3)оценки при п -> сюне являются асимптотически несмещенными;

4)закон распределения оценок при п —>оо является асимптотиче­ ски нормальным.

Пример 4.2. Найти методом моментов по выборке х,,х2 ,...,хя слу­

чайной величины X точечную оценку X неизвестного параметра X показательного закона распределения, плотность распределения веро­ ятностей которого имеет вид

А(х,х)

Хе кх,

х > 0;

(4.22)

0 ,

х < 0 .

 

 

Запишем формулы для определения т, (А.) и т\.

 

Имеем:

оо

 

 

 

 

(4.23)

щ(Х) = |х/(хД)йЬг ;

 

-оо

 

 

Л

1 п

Л

(4.24)

пи = —Ух,. =тх

 

п /=1

 

 

Приравнивая (4.23) к (4.24), получим уравнение для оценки неизвест­ ного параметра X вида

 

ди,(X) = тх.

 

(4.25)

Из (4.23) имеем

 

 

 

 

оо

оо

(4.26)

т}(X) = JxXe kxdx = XJxe lxdx.

Запишем табличный интеграл вида

 

 

“ 2

а х

а 2

(4.27)

]xeaxdx =^-T (ax-\)I

«1

 

°ч

 

где а ,а ,,а 2 - константы.

 

 

 

Из (4.26) с учетом (4.27) получим

 

 

 

-U

 

 

w, (X) = X.

■(-Тис-1 )

” = /,+ / 2 ,

(4.28)

 

 

О

 

I

= —

-Ал

 

 

(4.29)

1

еи

 

 

Из (4.29) имеем

-X

 

 

 

-0 0

(4.30)

 

1ш1 -тг = —-

 

л-—>ао С

00

 

В (4.30) используем правило Лопиталя. Введем функции вида:

Ф(х) = -х;

 

Ф(х) = ^ '-

 

 

ф(х)

 

Из (4.30) с учетом (4.31) получим

 

 

—х

= lim

ф'(*)

- 1

И ш и = lim /W

= lim

 

 

ф

X—>00 \ е Хх

Следовательно,

 

 

 

h -

0 : / ’ - г

 

Учитывая (4.32), из (4.28) имеем

 

 

/л,(А) = ~ .

 

Соотношение (4.25) с учетом (4.33) примет вид

 

1

л

 

 

—=

т.х.

 

Из (4.34) получим

А

 

 

 

 

 

 

£ . 2А -

 

 

ГПх

 

или

 

 

 

 

£ - ,

1 .

 

1 V-

 

(4.31)

(4.32)

(4.33)

(4.34)

(4.35)

(4.36)

Таким образом, соотношение (4.36) определяет оценку А пара­ метра А, полученную с использованием метода моментов.