该估计量的方差是多少

我想估计函数f的平均值，即，其中和是独立随机变量。我有f的样本，但没有iid：有iid样本，每个有来自样本：

E_{X, Y} [f (X, Y)]

$E_{X,Y}[f(X,Y)]$

X

$X$

Y

$Y$

Y_{1}, Y_{2}, \dots Y_{n}

$Y_1,Y_2,\dots Y_n$

Y_{i}

$Y_i$

n_{i}

$n_i$

X

$X$

X_{i, 1}, X_{i, 2}, \dots, X_{i, n_{i}}

$X_{i,1},X_{i,2},\dots, X_{i,n_i}$

所以总共我有样本 $f(X_{1,1},Y_1) \dots f(X_{1,n_1},Y_1 ) \dots f(X_{i,j},Y_i) \dots f(X_{n,n_n},Y_n)$

为了估计平均值，我计算显然，所以是一个无偏估计量。我现在想知道什么是，即估计量的方差是多少。

μ = \sum_{i = 1}^{n} 1 / n * \sum_{j = 1}^{n_{i}} \frac{f (X_{i, j}, Y_{i})}{n_{i}}

$\mu=\sum_{i=1}^n 1/n * \sum_{j=1}^{n_i}\frac{ f(X_{i,j},Y_i)}{n_i}$

E_{X, Y} [μ] = E_{X, Y} [f (X, Y)]

$E_{X,Y}[\mu]=E_{X,Y}[f(X,Y)]$

μ

$\mu$

V a r (μ)

$Var(\mu)$

编辑2：这是正确的方差吗？它似乎在极限中起作用，即，如果n = 1且所有则方差仅成为均值的方差。如果该公式成为估计量方差的标准公式。它是否正确？我如何证明它是？

V a r (μ) = \frac{V a r_{Y} (μ_{i})}{n} + \sum_{i = 1}^{n} \frac{V a r_{X} (f (X, Y_{i})))}{n_{i} * n^{2}}

$Var(\mu)=\frac{Var_Y(\mu_i)}{n}+\sum_{i=1}^n \frac{Var_X(f(X,Y_i)))}{n_i*n^2}$

n_{i} = \infty

$n_i=\infty$

n_{i} = 1

$n_i=1$

编辑（忽略此内容）：

因此，我想我取得了一些进展：让我们首先定义，这是对。 $\mu_i=\sum_{j=1}^{n_i}\frac{ f(X_{i,j},Y_i)}{n_i}$ $E_X[f(X,Y_i)]$

使用方差的标准公式，我们可以编写：

V a r (μ) = 1 / n^{2} \sum_{l = 1}^{n} \sum_{k = 1}^{n} C o v (μ_{l}, μ_{k})

$Var(\mu)=1/n^2 \sum_{l=1}^n \sum_{k=1}^n Cov(\mu_l,\mu_k)$ 可以简化为和因为是独立绘制的，所以我们可以进一步简化为并且对于协方差：

1 / n^{2} (\sum_{i = 1}^{n} V a r (μ_{l}) + 1 / n^{2} \sum_{l = 1}^{n} \sum_{k = l + 1}^{n} 2 * C o v (μ_{l}, μ_{k}))

$1/n^2( \sum_{i=1}^n Var(\mu_l)+ 1/n^2\sum_{l=1}^n \sum_{k=l+1}^n 2*Cov(\mu_l,\mu_k))$

X_{i j}

$X_{ij}$

1 / n^{2} (\sum_{i = 1}^{n} 1 / n_{i} V a r (f (X_{i, j}, Y_{i})) + 1 / n^{2} \sum_{l = 1}^{n} \sum_{k = l + 1}^{n} 2 * C o v (μ_{l}, μ_{k}))

$1/n^2( \sum_{i=1}^n 1/n_i Var(f(X_{i,j},Y_i))+1/n^2 \sum_{l=1}^n \sum_{k=l+1}^n 2*Cov(\mu_l,\mu_k))$

\begin{aligned} C o v (μ_{l}, μ_{k}) & = C o v (\sum_{j = 1}^{n_{l}} \frac{f (X_{j, l}, Y_{l})}{n_{l}}, \sum_{j = 1}^{n_{k}} \frac{f (X_{j, k}, Y_{k})}{n_{k}}) \\ = \frac{1}{(n_{k} * n_{l})} * C o v (\sum_{j = 1}^{n_{l}} f (X_{j, l}, Y_{l}), \sum_{j = 1}^{n_{k}} f (X_{j, k}, Y_{k})) \\ = \frac{1}{(n_{k} * n_{l})} * \sum_{j = 1}^{n_{l}} \sum_{j = 1}^{n_{k}} C o v (f (X, Y_{l}), f (X, Y_{k})) \\ = \frac{n_{k} * n_{l}}{(n_{k} * n_{l})} C o v (f (X_{i, l}, Y_{l}), f (X_{i, k}, Y_{k})) \\ = C o v (f (X, Y_{l}), f (X, Y_{k})) \end{aligned}

$\begin{align} Cov(\mu_l,\mu_k)&=Cov(\sum_{j=1}^{n_l} \frac{f(X_{j,l},Y_l)}{n_{l}},\sum_{j=1}^{n_k} \frac{f(X_{j,k},Y_k)}{n_{k}})\\ &=\frac{1}{(n_k*n_l)}*Cov(\sum_{j=1}^{n_l} f(X_{j,l},Y_l),\sum_{j=1}^{n_k} f(X_{j,k},Y_k))\\ &=\frac{1}{(n_k*n_l)}*\sum_{j=1}^{n_l}\sum_{j=1}^{n_k}Cov( f(X,Y_l), f(X,Y_k))\\ &=\frac{n_k*n_l}{(n_k*n_l)}Cov( f(X_{i,l},Y_l), f(X_{i,k},Y_k))\\ &=Cov( f(X,Y_l), f(X,Y_k)) \end{align}$ 因此，将其插回去，我们得到我现在有多个问题：

1 / n^{2} (\sum_{i = 1}^{n} 1 / n_{i} V a r (f (X, Y_{i})) + 1 / n^{2} \sum_{l = 1}^{n} \sum_{k = l + 1}^{n} 2 * C o v (f (X, Y_{l}), f (X, Y_{k})))

$1/n^2( \sum_{i=1}^n 1/n_i Var(f(X,Y_i))+1/n^2 \sum_{l=1}^n \sum_{k=l+1}^n 2*Cov(f(X,Y_l),f(X,Y_k)))$

以上计算正确吗？
如何根据给定的样本估算？ $Cov(f(X,Y_l),f(X,Y_k)))$
如果我让n到无穷大，方差收敛到0吗？

variance unbiased-estimator estimators

— 本尼迪克特·本茨（BenediktBünz）
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Q1：不，那是不对的。您忽略了协方差最终推导的第3行中的下标。这掩盖了以下事实：标记为“ X”的两个RV实际上彼此独立：一个具有下标，另一个具有。在整个相等块中，唯一的非零项应该是，因为独立输入的函数是独立的。（我假设您可以说独立于即使严格说来，这并不遵循所有和之间的成对主张，也可以。） $\ell$ $k$ $k=\ell$ $X_{12}, Y_1$ $X_{22}, Y_2$ $X$ $Y$

Q2：从上面看，该项仅在时才为非零，并且在这种情况下，将其为。总和后的结果是。 $k=\ell$ $Cov(f(X_{jk}, Y_k), f(X_{jk}, Y_k)) = Var(f(X_{jk}, Y_k))$ $Cov(\mu_k, \mu_k) = \frac{1}{n_k} Var(f(X_{jk}, Y_k))$

问题3：是的：经过这些修改，最后的总和中将只有线性项，因此分母的二次项将获胜。

— eric_kernfeld
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答案为“如果让n达到无穷大，方差会收敛到0吗？” 是是的”。

— eric_kernfeld