矩估计与极大似然估计之间的关系?

矩估计与极大似然估计之间的关系?

一、为什么要估计(estimate)

在统计学中,我们所要研究的数据往往是很大的(比如统计全国高中生体重),我们几乎不可能去对如此之大的数据做统计。我们只能从样本去做估计。

·总体(Populantion)。通常它均值(mean)用 μ 表示。方差用 表示。

·样本(Sample)。通常它的均值用 表示,方差用 表示。

二、矩估计

用样本的k阶矩作为总体的k阶矩的估计量,建立含待估计参数的方程。

看一个小栗子

总体服从泊松分布 , X1 X2 , Xn是来自该总体的一个样本,试求 参数 的矩估计量。

解法1: 泊松分布的期望 ,用样本均值 近似期望 , 得 的矩估计量为 。

解法 2: 泊松分布的方差 ,用样本方差 替换总体方差, 得 的矩估计量为 。

矩估计不唯一,为了计算简单,尽可能用低阶矩。

三、最大似然估计

参数的极大似然估计法

栗子

设一个盒子里装有一定量的白球和黑球,试估计其中黑球比例 p 。 假定进行 10 次有放回的抽取,抽到 3 个黑球。黑球个数

发生这一结果的概率

p=0.1时, P = 0.0574; p = 0.4 时, P = 0.215; p = 0.3时, P = 0.2668 。显然,取不同的p 得到的P有大有小,在我们已得到样本数据后,P为最大值时是最符合样本数据的。

极大似然估计方法的基本思想是以最大概率解释样本数据。

极大似然估计(maximum likelihood estimation, MLE)的实现过程

1. 设总体分布的概率函数为 ,其中 是一组未知参数, 称为 参数空间,即参数可能取值的集合。

2. 是来自该总体的样本观测值,则样本值发生的联合概率函数是关 于 的函数,用 表示,简记为 ,

称为样本值的似然函数,

3. 函数满足 ,则称统计量为参 数 的极大似然估计量。

是来自该总体的样本观测值

指数分布的密度函数为

似然函数 ,对其求极值

得到

矩估计使用简单,但问题是它的精度不够。

另外对总体原点矩不存在的分布(如柯西分布)等不能用,另一方面它只涉及总体的部分数据特征,并未用到总体的分布,因此矩估计实际上只包含了总体的部分信息,因此它在体现总体的分布特性上较差,只有在样本容量足够大时,才能保障它的优良性。

似然估计精度较高,但使用前提是要知道总体的分布特性。