点估计

矩估计

样本矩代替总体矩

简单理解就是:使用样本计算出来的均值作为总体分布的数学期望

根据Khinchin大数定律样本矩依概率收敛总体矩,使用样本矩代替总体矩,进而得到总体分布模型中的参数估计量(替换原则)

简单情况:
E(X)=X
E(X2)=D(X)+[E(X)]2=X2

使用样本的各阶原点矩或者各阶中心矩替换总体的

X=1ni=1nXi=E^(X)X2(X)2=1ni=1n(XiX)2=D^(X)

代入样本 X1,X2,,Xn 的一组观测值 x1,x2,,xn 计算出总体期望和方差的矩估计值,列写方程组得到总体未知参数的估计值

极大似然估计

Maximum Likelihood 极大似然/最大似然估计法
根据总体的一个样本推断出总体分布的参数,使得试验结果的发生具有最大的概率

  1. 构造似然函数 L(θ)
    它是样本数据在参数 θ 下出现的概率的函数
    对于独立同分布的样本,似然函数可以表示为所有样本点概率的乘积
L(θ)=P{X1=x1,X2=x2,,Xn=xn;θ}=i=1nP{Xi=xi}=i=1nf(xi;θ)
  1. 取对数 lnL(θ)
lnL(θ)=i=1nlnf(xi;θ)
  1. 求解最值,解似然方程
    似然方程:
ddθlnL(θ)=0
  1. 得到最大似然估计值
    似然方程的解即为极大似然估计值 θ^=θ^(x1,x2,,xn)
    用样本的试验值 xi 表示
    最后换为 θ^=θ^(X1,X2,,Xn) 用样本 Xi 表示
L(θ)=L(x1,x2,,xn;θ)=i=1nf(xi;θ)L(θ^)=maxθΘL(x1,x2,,xn;xn)ddθlnL(θ)=0θ^

样本观测的结果对应的概率为包含 θ 未知参数的值
最大似然估计就是求使得样本观测值的结果概率最大时,
求出的参数的估计值 θ^

f(x;α)={(α+1)xα0<x<10

求参数 α 的极大似然估计

L(α)=(α+1)ni=1nxiαlnL(α)=nln(α+1)+αi=1nlnxidlnL(α)dα=nα+1+i=1nlnxi=0α^=1i=1nlnXi1

X 0 1 2 3
P θ2 2θ(1θ) θ2 12θ
样本值 3 1 3 0 3 1 2 3
参数 θ 的矩估计和极大似然估计

X=2
E(X)=1×2θ(1θ)+2×θ2+3×(12θ)=34θ
θ^=14

L(θ)=i=18f(xi;θ)