Знайдіть UMVUE з


10

Дозволяє X1,X2,...,Xn не бути випадковими змінними, що мають pdf

fX(xθ)=θ(1+x)(1+θ)I(0,)(x)

де θ>0. Дайте UMVUE від1θ і обчислити її дисперсію

Я дізнався про два таких методи для отримання UMVUE:

  • Нижня межа Крамер-Рао (CRLB)
  • Леманн-Шеффем

Я збираюся спробувати це, використовуючи колишнє з двох. Я мушу визнати, що я не зовсім розумію, що відбувається тут, і я грунтуюся на спробі вирішення прикладу проблеми. Я маю цеfX(xθ) є повноцінною однопараметричною експоненціальною сім'єю

h(x)=I(0,), c(θ)=θ, w(θ)=(1+θ), t(x)=log(1+x)

З тих пір w(θ)=1 не ввімкнено Θ, застосовується результат CRLB. Ми маємо

log fX(xθ)=log(θ)(1+θ)log(1+x)

θlog fX(xθ)=1θlog(1+x)

2θ2log fX(xθ)=1θ2

тому

I1(θ)=E(1θ2)=1θ2

та CRLB для неупереджених оцінювачів τ(θ) є

[τ(θ)]2nI1(θ)=θ2n[τ(θ)]2

З тих пір

i=1nt(Xi)=i=1nlog(1+Xi)

то будь-яка лінійна функція i=1nlog(1+Xi)або еквівалентно будь-якій лінійній функції 1ni=1nlog(1+Xi), досягне CRLB своїх очікувань, і, таким чином, буде UMVUE своїх очікувань. З тих пірE(log(1+X))=1θ ми маємо, що UMVUE від 1θ є 1ni=1nlog(1+Xi)

Для природної параметризації ми можемо дозволити η=(1+θ)θ=(η+1)

Тоді

Var(log(1+X))=ddη(1η+1)=1(η+1)2=1θ2

Це правильне рішення? Чи є більш простий підхід? Чи працює цей метод лише тоді, колиE(t(x)) дорівнює тому, що ви намагаєтесь оцінити?


4
У той момент, коли ви показали, що pdf є членом однопараметричної експоненціальної родини, відразу зрозуміло, що повна достатня статистика для сім'ї
T(X1,,Xn)=i=1nln(1+Xi)
Оскільки, як ви кажете, E(T/n)=1θ, T/n є UMVUE з 1/θза теоремою Леманна-Шеффе.
StubbornAtom

Тож та частина, де я маю «З тих пір w(θ)=1 це нуль .....θ2n[τ(θ)]2"Не має значення?
Ремі

2
Не зовсім; дисперсіяTпростіше знайти за допомогою CRLB. Отже, щоб вирішити обидва питання відразу, ваш аргумент достатній.
StubbornAtom

Щоб знайти варіант, я б взяв θ2n[τ(θ)]2=θ2n(1θ2)2=1nθ2? Отже, раніше я це робив неправильно?
Ремі

Так, це дисперсія T. Точно.
StubbornAtom

Відповіді:


8

Ваші міркування здебільшого вірні.

Щільність суглоба зразка (X1,X2,,Xn) є

fθ(x1,x2,,xn)=θn(i=1n(1+xi))1+θ1x1,x2,,xn>0,θ>0lnfθ(x1,x2,,xn)=nln(θ)(1+θ)i=1nln(1+xi)+ln(1min1inxi>0)θlnfθ(x1,x2,,xn)=nθi=1nln(1+xi)=n(i=1nln(1+xi)n1θ)

Thus we have expressed the score function in the form

(1)θlnfθ(x1,x2,,xn)=k(θ)(T(x1,x2,,xn)1θ)

, which is the equality condition in the Cramér-Rao inequality.

It is not difficult to verify that

(2)E(T)=1ni=1nE(ln(1+Xi))=1/θ=1θ

From (1) and (2) we can conclude that

  • The statistic T(X1,X2,,Xn) is an unbiased estimator of 1/θ.
  • T satisfies the equality condition of the Cramér-Rao inequality.

These two facts together imply that T is the UMVUE of 1/θ.

The second bullet actually tells us that variance of T attains the Cramér-Rao lower bound for 1/θ.

Indeed, as you have shown,

Eθ[2θ2lnfθ(X1)]=1θ2

This implies that the information function for the whole sample is

I(θ)=nEθ[2θ2lnfθ(X1)]=nθ2

So the Cramér-Rao lower bound for 1/θ and hence the variance of the UMVUE is

Var(T)=[ddθ(1θ)]2I(θ)=1nθ2


Here we have exploited a corollary of the Cramér-Rao inequality, which says that for a family of distributions f parametrised by θ (assuming regularity conditions of CR inequality to hold), if a statistic T is unbiased for g(θ) for some function g and if it satisfies the condition of equality in the CR inequality, namely

θlnfθ(x)=k(θ)(T(x)g(θ))
, then T must be the UMVUE of g(θ). So this argument does not work in every problem.

Alternatively, using the Lehmann-Scheffe theorem you could say that T=1ni=1nln(1+Xi) is the UMVUE of 1/θ as it is unbiased for 1/θ and is a complete sufficient statistic for the family of distributions. That T is compete sufficient is clear from the structure of the joint density of the sample in terms of a one-parameter exponential family. But variance of T might be a little tricky to find directly.


One could also use the distribution of T to find its mean,variance.
StubbornAtom
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.