§6.5罗一勃拉克维尔定理和 一致最小方差无偏估计 在前两节中我们看到有效估计平均说来是此较接近参 数真值日的一个估计,但并不是每个参数都能有有效估计, 因为不是任何无偏估计都能达到罗一克拉美不等式下界,为 此我们必须研究这样两个问题,一个问题是如果知道一个无 偏估计,能否构造一个新的无偏估计,其方差比原来估计的 方差小,罗一勃拉克维尔定理给出了一种改善估计的方法: 另一个问题是一个无偏估计虽不是有效估计,但是可考察它 的方差在一切无偏估计类中能够达到最小的条件
§6.5 罗―勃拉克维尔定理和 一致最小方差无偏估计
定理6.5 (罗勃拉克维尔定理)设号与门是两个 随机变量,E门=l和D门>0。设=x条件下7的条件期望 E{川5=X)=(x)则z 可)]=L,D[)]sD7 (6.54) (证明略) 例6.22 设专与刀服从二维正态 机4,,σ,σ,P),这里4,5分别为它们的均值,分
别为它们的方差而0为它们的相关系数,且-1<p<1. 在第三章中我们知道维分布的联合密度函效 f(x,月= - 21-p2)g =(x) 两。o20-G0-明
其中边际分布密度函数 1 i(x)= exp(- x-02 C2W/2π02 201 和 收要会 条件期望 7 x)=7川5=x=h(0y川xd的
(y-6)2 ye- 201-p2 21-o2)a -lhto C2(x-41) (x)的数学期望 E5=h+p2(x-41)上h 而方差
E5)=(5-5]2 6-4) =Io2g =p2<p2=D门 当然这一只能起定理的直观解释作用,实际用处不大,因为 只要五个参数中有一个未知,(月就不能是一个统计量。它 包含这一未知参数,当然不能作为参数的估计。 罗一勃拉克维尔定理能有助于我们寻找未知参数的较 优良的估计,它可以引出如下定理
定理6.5设1,52, 5为取自一个母 体的子样。具有概率函数fc,),日∈⊙,设 门1=41(与1,专2,5m)是日的-个充分统计量, 门2=2(51,52,,5m)不仅是门1的函数,且 E门2=0,则E(门2|门1)=(71)是日的充分统计量的函 数,其均值[7)]和方差D☑)]D门2·(证明略)
这个定理给我们一个寻找较优良估计的方法。如果未知 参数日有一个充分统计量刀1,我们可以限制在充分统计量门1 的函数中去寻找。在门,的函数中先找出日的无偏估计,然后 此较其方差。也可以先从的一个无偏估计门2出发,注意 这个72不仅是几的函数,然后求出E(7271)。以E (门2|71)作估计量一定比原来的7,有较小的方差。 那么能否在无偏估计类的全体中找到一个达到最小方 差的无偏估计呢?先给出一个定义
定义6.8设51,号2,…,5m是取自具有概 率函数c,),日∈⊙的母体号的一个子样。 刀1=弘1(51,专2,,5m称为参数日的一致最小方 差无偏估计,若门1是8的一个无偏估计,取E刀1=日,且对 一切8∈⊙和任何-个无偏估计刀2=2(51,号2,…, 号m),刀1的方差不大于刀2的方差,即 Dn]Dn2 (6.60)
系设刀1=1(51,52,…,5a)是8∈⊙的- 个充分统计量,(们)是8的唯一一个可以表示为几,的函数 的无偏估计,则(仍)是8的一个一致最小方差无偏估计。 (证明略) 例6.23(略)