题目:
在例2.1中,现在假定除了A之外, 也是未知的,我们希望估计矢量参数:
下列估计量
是否是无偏估计。
基础知识及相关公式:
根据均值和方差的定义,与题目相关的公式:
另外,由于:
因此可以得到:
解答:
首先,判断是否为无偏估计:
显然有:
因此 是无偏的。
同时还能得到:
然后,判断 是否为无偏估计,也就是需要计算:
下面分两种方法进行计算:
方法1:计算过程中,引入统计量的期望值A,将上式转变为
注意上式计算中三个期望值的第二个,由于:
因此,下面等式不成立,即:
因此,
可以进一步表示为:
又因为上式中的第三个期望可以进一步表示为:
而又因为:
因此,
可以进一步表示为:
根据上面的计算结果:
带入后可以得到:
因此
是无偏的。
方法2:将
直接代入计算
而
其中,上式第一个期望,根据前面基础内容可以表示为:
而第二个期望中,由于
和
不相关,因此,可以表示为:
第三个期望的求解也可以分为两种:
第一种:直接展开
又因为:
而当m≠p时,
与
不相关,因此:
因此第三个期望可以表示为:
第二种算法,由于:
而又因为:
因此也可以得到第三个期望为:
将三个获得的期望带入,可以得到:
因此,最终可以得到:
因此
是无偏的。
因此 也是无偏估计,最终
是无偏估计。
上述结论在实际中的应用:
如果已知待估计变量的数学期望 ,也即是知道A时,系统的方差可以用下式估计:
此时, 是无偏估计。
但如果不知道当前统计量的数学期望,而可以获得当前统计量的样本均值:
此时系统的方差需要用下式估计:
此时 也是无偏估计,也称为系统的样本方差
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