質量專業(yè)技術資格輔導之參數估計(2)

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(三) 求點估計的方法-一矩法估計
    參數估計時,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的總體矩。
    (2)用樣本矩的函數去估計相應總體矩的函數。
    此種獲得未知參數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。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 與標準差 的估計。
    解:用矩法估計可得:
    =0.0048771
    注意:用樣本標準差s來估計總體標準差 ,估計是有偏的。
    (四)對幾種分布參數的矩法估計的例子
    [例1.4-2] 設樣本 來自參數為 的指數分布,求 的矩法估計。
    解:指數分布中,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] 設樣本 來自參數為 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)總體參數的估計
    設 是來自正態(tài)總體 的一個樣本,參數 , 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 ,即:
    其中 為有序樣本,當樣本量n為l或2時,這兩個無偏估計相同。當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 更有效。因此在實際應用中,應優(yōu)先選用樣本均值 去估計正態(tài)均值 。有時在統(tǒng)計工作現場,為了簡便和快捷,選用樣本中位數 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。