UMVUE


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(X1,X2,,Xn)是从密度的随机样本

fθ(x)=θxθ110<x<1,θ>0

我正在尝试找到θ的UMVUEθ1+θ

(X1,,Xn)的联合密度为

fθ(x1,,xn)=θn(i=1nxi)θ110<x1,,xn<1=exp[(θ1)i=1nlnxi+nlnθ+ln(10<x1,,xn<1)],θ>0

随着人口的PDF fθ属于单参数指数族,这表明,对于一个完整的充分统计量θ

T(X1,,Xn)=i=1nlnXi

由于E(X1)=θ1+θ,首先想到E(X1T)将给我θ的UMVUEθ1+θ根据Lehmann-Scheffe定理, 1 + θ。不确定是否可以直接找到该条件期望,还是必须找到条件分布 X1i=1nlnXi

另一方面,我考虑了以下方法:

我们有Xii.i.dBeta(θ,1)2θlnXii.i.dχ22,使2θTχ2n2

所以,r的阶原时刻2θT大约为零,作为使用卡方PDF计算是

E(2θT)r=2rΓ(n+r)Γ(n),n+r>0

因此,似乎对于r不同整数选择,我将获得θ的不同整数幂的无偏估计量(和UMVUE)。例如,E(Tn)=1θE(1nT)=θ直接给我1的UMVUE1θθ

现在,当θ>1我们有θ1+θ=(1+1θ)1=11θ+1θ21θ3+

我绝对可以得到1的UMVUE1θ,1θ2,1θ3等。所以结合这些UMVUE是我能得到所需的UMVUEθ1+θ。此方法有效吗?还是我应该继续第一种方法?由于UMVUE存在时是唯一的,因此两者都应给我相同的答案。

明确地说,我得到

E(1+Tn+T2n(n+1)+T3n(n+1)(n+2)+)=11θ+1θ21θ3+

即,

E(r=0Trn(n+1)...(n+r1))=θ1+θ

有没有可能是我需要的是UMVUE r=0Trn(n+1)...(n+r1)θ>1

0<θ<1,我会得到g(θ)=θ(1+θ+θ2+),因此将UMVUE不同。


已经确信的是,在第一种方法的条件期望值不能直接找到,因为E(X1lnXi=t)=E(X1Xi=et),我已经着手寻找条件分布X1Xi。为此,我需要(X1,Xi)的联合密度。

我用了变数(X1,,Xn)(Y1,,Yn)使得Yi=j=1iXj所有i=1,2,,n。这导致关节支承的(Y1,,Yn)S={(y1,,yn):0<y1<1,0<yj<yj1 for j=2,3,,n}

雅可比行列式结果为J=(i=1n1yi)1

所以我得到的联合密度(Y1,,Yn)作为

fY(y1,y2,,yn)=θnynθ1i=1n1yi1S

的联合密度(Y1,Yn)因此是

fY1,Yn(y1,yn)=θnynθ1y10yn20yn30y11y3y4...yn1dy2y2dyn2dyn1

我可以在这里使用其他不同的转换方法来简化关节密度的计算吗?我不确定在这里是否进行了正确的转换。


根据评论部分的一些出色建议,我找到了(U,U+V)的联合密度,而不是联合密度(X1,Xi),其中U=lnX1V=i=2nlnXi

它立即看出UExp(θ)VGamma(n1,θ)是独立的。

的确,U+VGamma(n,θ)

对于n>1,联合密度(U,V)

fU,V(u,v)=θeθu1u>0θn1Γ(n1)eθvvn21v>0

改变变量,我得到(U,U+V)的联合密度为

fU,U+V(u,z)=θnΓ(n1)eθz(zu)n210<u<z

因此,UU+V=z条件密度为

fUU+V(uz)=(n1)(zu)n2zn110<u<z

现在,我的UMVUE正是E(eUU+V=z)=E(X1i=1nlnXi=z),因为我曾在文章开头提到的权利。

因此,剩下要做的就是找到

E(eUU+V=z)=n1zn10zeu(zu)n2du

但是根据Mathematica的观点,最后一个积分在伽马函数不完全方面具有封闭形式,我不知道现在该怎么办。


您应该继续第一种方法,找到的条件分布。X i,这是足够统计的形式,在此应用中可能更易于使用。X[1]|Xi
jbowman

1
在介绍那一点(早期),您应该注意使用变量Y i = log X i进行工作它们几乎与Γ 1TYi=logXi.分布,从而迅速降低您的问题考虑的联合分布ü ü + V ,其中 û Γ 1 V Γ ñ - 1 Γ(1)(U,U+V)UΓ(1)VΓ(n1). 这将简化剩下的两页数学,并为您提供快速解决方案的途径。
ub

@whuber为了清楚起见,你是说我发现的密度第一,并从该找到的密度X 1Π X ?我已经注意到了 - LN X 的是用率指数变量 θ(这也是一个伽玛变量如你所说),但没想到与工作。(lnX1,lnX1i=2nlnXi)(X1,Xi)lnXiθ
StubbornAtom

1
@whuber但是我怎么才能Ë LN X 1 | 直接?E(X1...)E(lnX1...)
StubbornAtom

1
@whuber请看一下我的编辑。我几乎完成了此操作,但不确定如何处理该积分。我相当有信心我的计算是正确的。
StubbornAtom

Answers:


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事实证明,我的原始帖子中的两种方法(我的初次尝试和另一种基于评论部分中的建议的尝试)都给出了相同的答案。我将在此处概述这两种方法,以完整解答该问题。

在这里,表示的伽马密度˚F Ý = θ ÑGamma(n,θ)其中θÑ>0,和精通θ表示具有指数分布平均1/θf(y)=θnΓ(n)eθyyn11y>0θ,n>0Exp(θ)1/θ,()。显然, 精通θ 伽玛1 θ θ>0Exp(θ)Gamma(1,θ)

由于足以满足 θ EX 1= θT=i=1nlnXiθ根据Lehmann-Scheffe定理EX1T θθ的UMVUEE(X1)=θ1+θE(X1T)。因此,我们必须找到这种有条件的期望。θ1+θ

我们注意到,Xii.i.dBeta(θ,1)lnXii.i.dExp(θ)TGamma(n,θ)

方法一:

V = n i = 2 ln X i,因此UV是独立的。事实上,û 精通θ V 伽玛ñ - 1 θ U=lnX1V=i=2nlnXiUVUExp(θ)VGamma(n1,θ),这意味着U+VGamma(n,θ)

因此,E(X1i=1nlnXi=t)=E(eUU+V=t)

现在我们找到的条件分布。UU+V

θ > 0时U V )的联合密度为n>1θ>0(U,V)

fU,V(u,v)=θeθu1u>0θn1Γ(n1)eθvvn21v>0=θnΓ(n1)eθ(u+v)vn21u,v>0

改变变量,立即可以看出的联合密度为f U U + V(U,U+V)

fU,U+V(u,z)=θnΓ(n1)eθz(zu)n210<u<z

U + V的密度。因此,U U + V = z的条件密度为f U U + Vu z fU+V()U+VUU+V=z

fUU+V(uz)=fU,U+V(u,z)fU+V(z)=(n1)(zu)n2zn110<u<z

因此,E(eUU+V=z)=n1zn10zeu(zu)n2du

也就是说,θ的UMVUE EX 1θ1+θ(1)E(X1T)=n1(T)n10Teu(Tu)n2du

方法二:

由于是一个完整的充分统计量T,任何无偏估计 θθθ1+θ将是 θ的UMVUETθ1+θT

E(T)r=0yrθneθyyn1Γ(n)dy=Γ(n+r)θrΓ(n),n+r>0

1/θrr1

θ>1θ1+θ=(1+1θ)1=11θ+1θ21θ3+

1/θr

E(1+Tn+T2n(n+1)+T3n(n+1)(n+2)+)=11θ+1θ21θ3+

即,È (∞ &Sigma; [R = 0 Ť

E(r=0Trn(n+1)...(n+r1))=θ1+θ

θ>1θ1+θ(2)g(T)=r=0Trn(n+1)...(n+r1)


0<θ<1

(1)(2)n(n+1)(n+2)...(n+r1)n(n+1)(n+2)...(n+r1)=Γ(n+r)Γ(n)(1)(2)

(1)(2)


(1)(2)eu(2)

1

我想我们可以得到关于上位不完整伽玛函数的更紧凑的答案。使用第一种方法,我找到了表达式

E[X1|X1X2Xn=eT]=(n1)01zr(1r)nzdr,
z=eT.

E[X1|X1X2Xn=eT]=eT(n1)Tn1[(n2)!Γ(n1,T)]

n

Γ(n1,T)=Γ(n1)eTj=0n2Tjj!

重写期望并简化,我们发现

E[X1|X1X2Xn=eT]=Γ(n)Tn1[eTj=0n2Tjj!]

(1)(2)n=2n=3(1)


E[X1x1x2xn=eT],E[X1X1X2Xn=eT].
迈克尔·哈迪
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