(三) 求點估計的方法-一矩法估計
參數(shù)估計時,一個直觀的思想是用樣本均值作為總體均值的估計,用樣本方差作為總體方差的估計等。由于均值與方差在統(tǒng)計學(xué)中統(tǒng)稱為矩,總體均值與總體方差屬于總體矩,樣本均值與樣本方差屬于樣本矩。因此上面的做法可用如下兩句話概括:
(1)用樣本矩去估計相應(yīng)的總體矩。
(2)用樣本矩的函數(shù)去估計相應(yīng)總體矩的函數(shù)。
此種獲得未知參數(shù)的點估計的方法稱為矩法估計。
矩法估計簡單而實用,所獲得的估計量通常(盡管不總是如此)也有較好的性質(zhì)。例如對任何總體,樣本均值 對總體均值 的估計總是無偏的,樣本方差 對總體方差 的估計也總是無偏的。但是應(yīng)該注意到矩法估計不一定總是的,而且有時估計也不惟一。
[例l.4-1] 從某廠生產(chǎn)的一批鉚釘中隨機抽取10個,測得其頭部直徑分別為:
13.30,13.38,13.40,13.43,13.32,13.48,13.34,13.47,13.44,13.50
試求鉚釘頭部直徑總體的均值 與標(biāo)準(zhǔn)差 的估計。
解:用矩法估計可得:
=0.0048771
注意:用樣本標(biāo)準(zhǔn)差s來估計總體標(biāo)準(zhǔn)差 ,估計是有偏的。
(四)對幾種分布參數(shù)的矩法估計的例子
[例1.4-2] 設(shè)樣本 來自參數(shù)為 的指數(shù)分布,求 的矩法估計。
解:指數(shù)分布中,E(X)=1/ ,所以 =1/E(X),用樣本均值 代E(X),則得A的矩法估計為 。
[例1.4-3] 設(shè)樣本 來自參數(shù)為 的泊松分布,由于E(X)= ,
Var(X)= ,因此 與 都可以作為 的矩法估計,因此 的估計不惟一。遇到這種情況時,常選用低階矩作為參數(shù)的矩法估計。均值是一階矩,方差是二階矩,故在泊松分布場合,選用樣本均值 作為 的估計。即 。
[例1.4-4] 設(shè)樣本 來自兩點分布 ,即n=1的二項分布。兩點分布只能取0或1兩個值,其中“0”表示失敗,“1”表示成功,從而樣本均值為:
另一方面,兩點分布 的總體均值 是成功概率。按矩法估計的思想,可得p的矩法估計: ,即用成功的頻率去估計概率。
[例1.4-5] 設(shè)樣本 來自均勻分布 。其均值為 ,方差為 ,由矩法估計的思想可列出如下兩個方程:
解之可得 與 的矩法估計:
例如,從均勻分布 隨機抽取一個樣本量為5的樣本:4.7,4.0,4.5,4.2,5.0。計算得 ,從而可得 與 的矩法估計為:
(五)正態(tài)總體參數(shù)的估計
設(shè) 是來自正態(tài)總體 的一個樣本,參數(shù) , 和 常用的無偏估計分述如下。
正態(tài)均值 的無偏估計有兩個,一個是樣本均值 ,另一個是樣本中位數(shù) ,即:
其中 為有序樣本,當(dāng)樣本量n為l或2時,這兩個無偏估計相同。當(dāng)n≥3時,它們一般不同,但總有:
Var( ) ≤ Var( )
這意味著,對正態(tài)均值 來說,樣本均值 總比樣本中位數(shù) 更有效。因此在實際應(yīng)用中,應(yīng)優(yōu)先選用樣本均值 去估計正態(tài)均值 。有時在統(tǒng)計工作現(xiàn)場,為了簡便和快捷,選用樣本中位數(shù) 去估計正態(tài)均值 也是有的,如統(tǒng)計過程控制(見第四章)中的中位數(shù)圖就是如此。
(2)正態(tài)方差 的無偏估計常用的只有一個,就是樣本方差 ,即:
理論研究表明,在所有無偏估計中它是的。
(3)正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)差 的無偏估計也有兩個,一個是對樣本極差 進行修偏而得,另一個是對樣本標(biāo)準(zhǔn)差s進行修偏而得,具體是:
其中 與 是只與樣本量n有關(guān)的常數(shù),其部分值列于表1.4-1,更詳細(xì)的表參見第四章的表4.2-2。
表1.4-1 修偏系數(shù) 與 的數(shù)值表
n2345678910
1.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9703.078
0.7980.8860.9210.9400.9520.9590.9650.9690.973
當(dāng)n=2時,上述兩個無偏估計相同;當(dāng)n≥3時,它們不同,但總有:
參數(shù)估計時,一個直觀的思想是用樣本均值作為總體均值的估計,用樣本方差作為總體方差的估計等。由于均值與方差在統(tǒng)計學(xué)中統(tǒng)稱為矩,總體均值與總體方差屬于總體矩,樣本均值與樣本方差屬于樣本矩。因此上面的做法可用如下兩句話概括:
(1)用樣本矩去估計相應(yīng)的總體矩。
(2)用樣本矩的函數(shù)去估計相應(yīng)總體矩的函數(shù)。
此種獲得未知參數(shù)的點估計的方法稱為矩法估計。
矩法估計簡單而實用,所獲得的估計量通常(盡管不總是如此)也有較好的性質(zhì)。例如對任何總體,樣本均值 對總體均值 的估計總是無偏的,樣本方差 對總體方差 的估計也總是無偏的。但是應(yīng)該注意到矩法估計不一定總是的,而且有時估計也不惟一。
[例l.4-1] 從某廠生產(chǎn)的一批鉚釘中隨機抽取10個,測得其頭部直徑分別為:
13.30,13.38,13.40,13.43,13.32,13.48,13.34,13.47,13.44,13.50
試求鉚釘頭部直徑總體的均值 與標(biāo)準(zhǔn)差 的估計。
解:用矩法估計可得:
=0.0048771
注意:用樣本標(biāo)準(zhǔn)差s來估計總體標(biāo)準(zhǔn)差 ,估計是有偏的。
(四)對幾種分布參數(shù)的矩法估計的例子
[例1.4-2] 設(shè)樣本 來自參數(shù)為 的指數(shù)分布,求 的矩法估計。
解:指數(shù)分布中,E(X)=1/ ,所以 =1/E(X),用樣本均值 代E(X),則得A的矩法估計為 。
[例1.4-3] 設(shè)樣本 來自參數(shù)為 的泊松分布,由于E(X)= ,
Var(X)= ,因此 與 都可以作為 的矩法估計,因此 的估計不惟一。遇到這種情況時,常選用低階矩作為參數(shù)的矩法估計。均值是一階矩,方差是二階矩,故在泊松分布場合,選用樣本均值 作為 的估計。即 。
[例1.4-4] 設(shè)樣本 來自兩點分布 ,即n=1的二項分布。兩點分布只能取0或1兩個值,其中“0”表示失敗,“1”表示成功,從而樣本均值為:
另一方面,兩點分布 的總體均值 是成功概率。按矩法估計的思想,可得p的矩法估計: ,即用成功的頻率去估計概率。
[例1.4-5] 設(shè)樣本 來自均勻分布 。其均值為 ,方差為 ,由矩法估計的思想可列出如下兩個方程:
解之可得 與 的矩法估計:
例如,從均勻分布 隨機抽取一個樣本量為5的樣本:4.7,4.0,4.5,4.2,5.0。計算得 ,從而可得 與 的矩法估計為:
(五)正態(tài)總體參數(shù)的估計
設(shè) 是來自正態(tài)總體 的一個樣本,參數(shù) , 和 常用的無偏估計分述如下。
正態(tài)均值 的無偏估計有兩個,一個是樣本均值 ,另一個是樣本中位數(shù) ,即:
其中 為有序樣本,當(dāng)樣本量n為l或2時,這兩個無偏估計相同。當(dāng)n≥3時,它們一般不同,但總有:
Var( ) ≤ Var( )
這意味著,對正態(tài)均值 來說,樣本均值 總比樣本中位數(shù) 更有效。因此在實際應(yīng)用中,應(yīng)優(yōu)先選用樣本均值 去估計正態(tài)均值 。有時在統(tǒng)計工作現(xiàn)場,為了簡便和快捷,選用樣本中位數(shù) 去估計正態(tài)均值 也是有的,如統(tǒng)計過程控制(見第四章)中的中位數(shù)圖就是如此。
(2)正態(tài)方差 的無偏估計常用的只有一個,就是樣本方差 ,即:
理論研究表明,在所有無偏估計中它是的。
(3)正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)差 的無偏估計也有兩個,一個是對樣本極差 進行修偏而得,另一個是對樣本標(biāo)準(zhǔn)差s進行修偏而得,具體是:
其中 與 是只與樣本量n有關(guān)的常數(shù),其部分值列于表1.4-1,更詳細(xì)的表參見第四章的表4.2-2。
表1.4-1 修偏系數(shù) 與 的數(shù)值表
n2345678910
1.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9703.078
0.7980.8860.9210.9400.9520.9590.9650.9690.973
當(dāng)n=2時,上述兩個無偏估計相同;當(dāng)n≥3時,它們不同,但總有:

