UMVUE з під час вибірки з сукупності


10

Нехай - випадкова вибірка з щільності(X1,X2,,Xn)

fθ(x)=θxθ110<x<1,θ>0

Я намагаюся знайти UMVUE .θ1+θ

Щільність стику становить(X1,,Xn)

fθ(x1,,xn)=θn(i=1nxi)θ110<x1,,xn<1=exp[(θ1)i=1nlnxi+nlnθ+ln(10<x1,,xn<1)],θ>0

Оскільки сукупність pdf належить до однопараметричного експоненціального сімейства, це показує, що повна достатня статистика для єfθθ

T(X1,,Xn)=i=1nlnXi

Так , на перший погляд, дасть мені UMVUE з сама Теорема Леманна-Шеффе. Не впевнений, чи можна знайти це умовне очікування безпосередньо або треба знайти умовний розподіл .E(X1)=θ1+θE(X1T)θ1+θX1i=1nlnXi

З іншого боку, я розглядав такий підхід:

У нас , так що .Xii.i.dBeta(θ,1)2θlnXii.i.dχ222θTχ2n2

Отже, й порядковий момент - про нуль, що обчислюється за допомогою chi-квадрата pdf - цеr2θT

E(2θT)r=2rΓ(n+r)Γ(n),n+r>0

Отже, здається, що для різних цілих варіантів вибору я отримав би неупереджені оцінки (та UMVUE) різних цілих повноважень . Наприклад, і безпосередньо дайте мені UMVUE's та відповідно.rθE(Tn)=1θE(1nT)=θ1θθ

Тепер, коли нас .θ>1θ1+θ=(1+1θ)1=11θ+1θ21θ3+

Я точно можу отримати UMVUE's тощо. Таким чином, поєднуючи ці UMVUE, я можу отримати необхідну UMVUE . Чи дійсний цей метод чи слід переходити до першого методу? Оскільки UMVUE є унікальним, коли він існує, обидва повинні дати мені однакову відповідь.1θ,1θ2,1θ3θ1+θ

Щоб бути ясним, я отримую

E(1+Tn+T2n(n+1)+T3n(n+1)(n+2)+)=11θ+1θ21θ3+

Тобто,

E(r=0Trn(n+1)...(n+r1))=θ1+θ

Чи можливо, що потрібний UMVUE є коли ?r=0Trn(n+1)...(n+r1)θ>1

Для я отримав би , і тому UMVUE відрізнявся б.0<θ<1g(θ)=θ(1+θ+θ2+)


Переконавшись, що умовного очікування в першому підході неможливо знайти безпосередньо, і оскільки , я продовжив знайти умовний розподіл . Для цього мені була потрібна щільність стику .E(X1lnXi=t)=E(X1Xi=et)X1Xi(X1,Xi)

Я використав зміну змінних таким чином, що для всіх . Це призводить до того, що спільна підтримка є .(X1,,Xn)(Y1,,Yn)Yi=j=1iXji=1,2,,n(Y1,,Yn)S={(y1,,yn):0<y1<1,0<yj<yj1 for j=2,3,,n}

Якобійський визначник виявився .J=(i=1n1yi)1

Отже, я отримав щільність спільного як(Y1,,Yn)

fY(y1,y2,,yn)=θnynθ1i=1n1yi1S

спільна щільність є(Y1,Yn)

fY1,Yn(y1,yn)=θnynθ1y10yn20yn30y11y3y4...yn1dy2y2dyn2dyn1

Чи можу я використати тут іншу трансформацію, яка зробила б виведення щільності суглоба менш громіздким? Я не впевнений, чи перейняв я тут правильну трансформацію.


Спираючись на кілька чудових пропозицій у розділі коментарів, я знайшов щільність стику замість щільності стику де і .(U,U+V)(X1,Xi)U=lnX1V=i=2nlnXi

Відразу видно, що і є незалежними.UExp(θ)VGamma(n1,θ)

І справді, .U+VGamma(n,θ)

Для густина спільності дорівнюєn>1(U,V)

fU,V(u,v)=θeθu1u>0θn1Γ(n1)eθvvn21v>0

Змінюючи змінні, я отримав щільність суглоба як(U,U+V)

fU,U+V(u,z)=θnΓ(n1)eθz(zu)n210<u<z

Отже, умовна щільність єUU+V=z

fUU+V(uz)=(n1)(zu)n2zn110<u<z

Тепер мій UMVUE - це рівно , як я вже зазначив на початку цієї публікації.E(eUU+V=z)=E(X1i=1nlnXi=z)

Отже, все, що потрібно зробити, це знайти

E(eUU+V=z)=n1zn10zeu(zu)n2du

Але останній інтеграл має закриту форму з точки зору неповної гамма-функції відповідно до Mathematica , і мені цікаво, що робити зараз.


Вам слід продовжити перший метод, знайшовши умовний розподіл , з якою формою достатньої статистики може бути простіше працювати в цій програмі. X[1]|Xi
jbowman

1
У точці (на початку), де ви вводите вам слід подумати про роботу з точки зору зміннихМайже негайно вони пропорційні розподілам , що швидко зводить вашу проблему до розгляду спільного розподілу де та Це дозволить скоротити залишки двох сторінок математики та дати швидкий шлях до рішення. Y i = - лог X i . Γ ( 1 ) ( U , U + V ) U Γ ( 1 ) V Γ ( n - 1 ) .TYi=logXi.Γ(1)(U,U+V)UΓ(1)VΓ(n1).
whuber

@whuber Щоб бути зрозумілим, чи пропонуєте ви, що я спочатку знаходжу щільність і звідси знаходжу щільність ? Я помітив, що - це експоненціальні змінні зі швидкістю (яка, як ви говорите, також є змінною Gamma), але не думала працювати з цим. ( X 1 , X i ) - ln X i θ(lnX1,lnX1i=2nlnXi)(X1,Xi)lnXiθ
StubbornAtom

1
@whuber Але як би я отримав від безпосередньо? E ( пров X 1 | . . . )E(X1...)E(lnX1...)
StubbornAtom

1
@whuber Перегляньте мою редакцію. Я майже це зробив, але не впевнений, що робити з цим інтегралом. Я досить впевнений, що мої розрахунки правильні.
StubbornAtom

Відповіді:


5

Виявляється, обидва підходи (моя початкова спроба та інший на основі пропозицій у розділі коментарів) у моєму початковому дописі дають однакову відповідь. Я викладу тут обидва методи для повної відповіді на питання.

Тут означає щільність гамма де і позначає експоненціальний розподіл із середнім значенням , ( ). Ясно, що .f ( y ) = θ nGamma(n,θ)f(y)=θnΓ(n)eθyyn11y>0θ,n>0Exp(θ)1/θθ>0Exp(θ)Gamma(1,θ)

Оскільки є повним достатнім для і , за теоремою Леманна-Шеффе - це UMVUE . Тому ми маємо знайти це умовне очікування.T=i=1nlnXiθE(X1)=θ1+θE(X1T)θ1+θ

Зауважимо, що .Xii.i.dBeta(θ,1)lnXii.i.dExp(θ)TGamma(n,θ)

Спосіб I:

Нехай і , так що і є незалежними. Дійсно, і , що означає .U=lnX1V=i=2nlnXiUVUExp(θ)VGamma(n1,θ)U+VGamma(n,θ)

Отже, .E(X1i=1nlnXi=t)=E(eUU+V=t)

Тепер ми знаходимо умовний розподіл .UU+V

Для і щільність з'єднання дорівнюєn>1θ>0(U,V)

fU,V(u,v)=θeθu1u>0θn1Γ(n1)eθvvn21v>0=θnΓ(n1)eθ(u+v)vn21u,v>0

Змінюючи змінні, відразу, що щільність суглоба є(U,U+V)

fU,U+V(u,z)=θnΓ(n1)eθz(zu)n210<u<z

Нехай бути щільність . Таким чином, умовна щільність дорівнюєfU+V()U+VUU+V=z

fUU+V(uz)=fU,U+V(u,z)fU+V(z)=(n1)(zu)n2zn110<u<z

Тому .E(eUU+V=z)=n1zn10zeu(zu)n2du

Тобто UMVUE єθ1+θ(1)E(X1T)=n1(T)n10Teu(Tu)n2du

Спосіб II:

Оскільки є цілком достатньою статистикою для , будь-який об'єктивний оцінювач який є функцією буде UMVUE за теоремою Леманна-Шеффе. Тож ми переходимо до пошуку моментів , розподіл яких нам відомий. Ми маємо,Tθθ1+θTθ1+θT

E(T)r=0yrθneθyyn1Γ(n)dy=Γ(n+r)θrΓ(n),n+r>0

Використовуючи це рівняння, ми отримуємо неупереджені оцінки (та UMVUE) для кожного цілого числа .1/θrr1

Тепер для насθ>1θ1+θ=(1+1θ)1=11θ+1θ21θ3+

Об’єднавши неупереджені оцінки отримаємо1/θr

E(1+Tn+T2n(n+1)+T3n(n+1)(n+2)+)=11θ+1θ21θ3+

Тобто

E(r=0Trn(n+1)...(n+r1))=θ1+θ

Отже, припускаючи , UMVUE дорівнюєθ>1θ1+θ(2)g(T)=r=0Trn(n+1)...(n+r1)


Я не впевнений у випадку у другому методі.0<θ<1

Згідно з Mathematica , рівняння має закриту форму з точки зору неповної гамма-функції. І в рівнянні ми можемо виразити добуток з точки зору звичайної гамма-функції як . Це, можливо, забезпечує очевидний зв'язок між та .(1)(2)n(n+1)(n+2)...(n+r1)n(n+1)(n+2)...(n+r1)=Γ(n+r)Γ(n)(1)(2)

Використовуючи Mathematica, я міг би переконатися, що та справді одне й те саме.(1)(2)


Насправді, рівність між і випливає з написання розширення ряду потужностей в а потім заміни інтеграла і суми. (1)(2)eu(2)
StubbornAtom

1

Я думаю, що ми можемо дійти до більш компактної відповіді, про яку ви натякали стосовно верхньої неповної функції гами. Використовуючи перший метод, я знайшов вираз

E[X1|X1X2Xn=eT]=(n1)01zr(1r)nzdr,
деz=eT.

Вольфрам Альфа інтегрує це, щоб отримати

E[X1|X1X2Xn=eT]=eT(n1)Tn1[(n2)!Γ(n1,T)]

Тепер термін неповного гамма-функції має закриту форму, коли - ціле число. це єn

Γ(n1,T)=Γ(n1)eTj=0n2Tjj!

Переписуючи очікування та спрощуючи, ми знаходимо

E[X1|X1X2Xn=eT]=Γ(n)Tn1[eTj=0n2Tjj!]

У мене немає доступу до програмного забезпечення, яке перевірить еквівалентність вашим результатам і , але ручні обчислення для і збігаються з вашим .(1)(2)n=2n=3(1)


Там, де ви написали ви повинні матиE [ X 1X 1 X 2X n = e T ] .E[X1x1x2xn=eT],E[X1X1X2Xn=eT].
Майкл Харді
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.