总体分布、参数估计

第三章参数估计重点：1.总体参数与统计量2.样本均值与样本比例及其标准误差难点：1.区间估计2.样本量确实定知识点一：总体分布与总体参数统计分析数据的方法包括：描绘统计和推断统计〔第一章〕推断统计是研究如何利用样本数据来推断总体特征的统计学方法，包括参数估计和假设检验两大类。

总体分布是总体中所有观测值所形成的分布。

总体参数是对总体特征的某个概括性的度量。

通常有总体平均数〔μ〕总体方差〔σ2〕总体比例〔π〕知识点二：统计量和抽样分布总体参数是未知的，但可以利用样本信息来推断。

统计量是根据样本数据计算的用于推断总体的某些量，是对样本特征的某个概括性度量。

统计量是样本的函数，如样本均值〔〕、样本方差〔 s2〕、样本比例〔p〕等。

构成统计量的函数中不能包括未知因素。

由于样本是从总体中随机抽取的，样本具有随机性，由样本数据计算出的统计量也就是随机的。

统计量的取值是根据样本而变化的，不同的样本可以计算出不同的统计量值。

[例题·单项选择题]以下为总体参数的是( )a．样本均值b．样本方差c．样本比例d．总体均值答案：d解析：总体参数是对总体特征的某个概括性的度量。

通常有总体平均数、总体方差、总体比例题·判断题：统计量是样本的函数。

答案：正确解析：统计量是样本的函数，如样本均值〔〕、样本方差〔〕、样本比例〔p〕等。

构成统计量的函数中不能包括未知因素。

[例题·判断题]在抽样推断中，作为推断对象的总体和作为观察对象的样本都是确定的、唯一的。

答案：错误解析：作为推断对象的总体是唯一的，但作为观察对象的样本不是唯一的，不同的样本可以计算出不同的统计量值。

〔一〕样本均值的抽样分布设总体共有n个元素，从中随机抽取一个容量为n的样本，在重置抽样时，共有n n种抽法，即可以组成n n不同的样本，在不重复抽样时，共有个可能的样本。

每一个样本都可以计算出一个均值，这些所有可能的抽样均值形成的分布就是样本均值的分布。

统计学中的参数估计方法统计学中的参数估计方法是研究样本统计量与总体参数之间关系的重要工具。

通过参数估计方法，可以根据样本数据推断总体参数的取值范围，并对统计推断的可靠性进行评估。

本文将介绍几种常用的参数估计方法及其应用。

一、点估计方法点估计方法是指通过样本数据来估计总体参数的具体取值。

最常用的点估计方法是最大似然估计和矩估计。

1. 最大似然估计（Maximum Likelihood Estimation）最大似然估计是指在给定样本的条件下，寻找最大化样本观察值发生的可能性的参数值。

它假设样本是独立同分布的，并假设总体参数的取值满足某种分布。

最大似然估计可以通过求解似然函数的最大值来得到参数的估计值。

2. 矩估计（Method of Moments）矩估计是指利用样本矩与总体矩的对应关系来估计总体参数。

矩估计方法假设总体参数可以通过样本矩的函数来表示，并通过求解总体矩与样本矩的关系式来得到参数的估计值。

二、区间估计方法区间估计是指根据样本数据来估计总体参数的取值范围。

常见的区间估计方法有置信区间估计和预测区间估计。

1. 置信区间估计（Confidence Interval Estimation）置信区间估计是指通过样本数据估计总体参数，并给出一个区间，该区间包含总体参数的真值的概率为预先设定的置信水平。

置信区间估计通常使用标准正态分布、t分布、卡方分布等作为抽样分布进行计算。

2. 预测区间估计（Prediction Interval Estimation）预测区间估计是指根据样本数据估计出的总体参数，并给出一个区间，该区间包含未来单个观测值的概率为预先设定的置信水平。

预测区间估计在预测和判断未来观测值时具有重要的应用价值。

三、贝叶斯估计方法贝叶斯估计方法是一种基于贝叶斯定理的统计推断方法。

贝叶斯估计将先验知识与样本数据相结合，通过计算后验概率分布来估计总体参数的取值。

贝叶斯估计方法的关键是设定先验分布和寻找后验分布。

五种估计参数的方法在统计学和数据分析中，参数估计是一种用于估计总体的未知参数的方法。

参数估计的目标是通过样本数据来推断总体参数的值。

下面将介绍五种常用的参数估计方法。

一、点估计点估计是最常见的参数估计方法之一。

它通过使用样本数据计算出一个单一的数值作为总体参数的估计值。

点估计的核心思想是选择一个最佳的估计量，使得该估计量在某种准则下达到最优。

常见的点估计方法有最大似然估计和矩估计。

最大似然估计（Maximum Likelihood Estimation，简称MLE）是一种常用的点估计方法。

它的核心思想是选择使得样本观测值出现的概率最大的参数值作为估计值。

最大似然估计通常基于对总体分布的假设，通过最大化似然函数来寻找最优参数估计。

矩估计（Method of Moments，简称MoM）是另一种常用的点估计方法。

它的核心思想是使用样本矩和总体矩之间的差异来估计参数值。

矩估计首先计算样本矩，然后通过解方程组来求解参数的估计值。

二、区间估计点估计只给出了一个参数的估计值，而没有给出该估计值的不确定性范围。

为了更全面地描述参数的估计结果，我们需要使用区间估计。

区间估计是指在一定的置信水平下，给出一个区间范围，该范围内包含了真实参数值的可能取值。

常见的区间估计方法有置信区间和预测区间。

置信区间是对总体参数的一个区间估计，表示我们对该参数的估计值的置信程度。

置信区间的计算依赖于样本数据的统计量和分布假设。

一般来说，置信区间的宽度与样本大小和置信水平有关，较大的样本和较高的置信水平可以得到更准确的估计。

预测区间是对未来观测值的一个区间估计，表示我们对未来观测值的可能取值范围的估计。

预测区间的计算依赖于样本数据的统计量、分布假设和预测误差的方差。

与置信区间类似，预测区间的宽度也与样本大小和置信水平有关。

三、贝叶斯估计贝叶斯估计是一种基于贝叶斯理论的参数估计方法。

它将参数看作是一个随机变量，并给出参数的后验分布。

贝叶斯估计的核心思想是根据样本数据和先验知识来更新参数的分布，从而得到参数的后验分布。

一、参数估计（一）参数估计内涵参数估计（parameter estimation ）是根据从总体中抽取的样本估计总体分布中包含的未知参数的方法。

它是统计推断的一种基本形式，是数理统计学的一个重要分支，分为点估计和区间估计两部分。

（二）估计量的评价准则对于同一参数，用不同方法来估计，结果是不一样的。

例1 设总体X 服从参数为λ的泊松分布，即,2,1,0,!}{===-k k ek X P kλλ则易知λλ==)(,)(X D X E ，分别用样本均值和样本方差取代)(X E 和)(X D ，于是得到λ的两个矩估计量21ˆ,ˆS X ==λλ． 既然估计的结果往往不是唯一的，那么究竟孰优孰劣？这里首先就有一个标准的问题。

1、 无偏性(Unbiased)定义1 设),,,(ˆˆ21nX X X θθ=是θ的一个估计量，若对任意的Θ∈θ，都有θθθ=)ˆ(E ，则称θˆ是θ的无偏估计量(Unbiased estimator)，如果 0)(lim )),,,((lim 21=∆-∞→∧∞→θθθδn n n n b X X X E则称θˆ是θ的渐近无偏估计量(Approximation unbiased estimator)，其中)(θn b 称为是θˆ的偏差(affect)。

无偏性反映了估计量的取值在真值θ周围摆动，显然，我们希望一个量具有无偏性。

例2 X 是总体期望值μ=)(X E 的无偏估计，因为μμ===⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑∑==n n X E n X n E X E ni i n i i 1)(11)(112、 最小方差性和有效性(Minimum Variance and efficiency) 前面已经说过，无偏估计量只说明估计量的取值在真值周围摆动，但这个“周围”究竟有多大？我们自然希望摆动范围越小越好，即估计量的取值的集中程度要尽可能的高，这在统计上就引出最小方差无偏估计的概念。

定义2 对于固定的样本容量n ，设),,,(21n X X X T T =是参数函数)(θg 的无偏估计量，若对)(θg 的任一个无偏估计量),,,(21n X X X T T '='有Θ∈≤θθθ对一切),'()(T D T D则称),,,(21n X X X T 为)(θg 的（一致）最小方差无偏估计量，简记为ＵＭＶＵＥ(Uniformly Minimum Variance Unbiased Estimation)或者称为最优无偏估计量。

参数估计的三种方法参数估计是统计学中的一项重要任务，其目的是通过已知的样本数据来推断未知的总体参数。

常用的参数估计方法包括点估计、区间估计和最大似然估计。

点估计是一种常见的参数估计方法，其目标是通过样本数据估计出总体参数的一个“最佳”的值。

其中最简单的点估计方法是样本均值估计。

假设我们有一个总体，其均值为μ，我们从总体中随机抽取一个样本，并计算出样本的平均值x。

根据大数定律，当样本容量足够大时，样本均值会无偏地估计总体均值，即E(x) = μ。

因此，我们可以用样本的平均值作为总体均值的点估计。

另一个常用的点估计方法是极大似然估计。

极大似然估计的思想是寻找参数值，使得给定观测数据出现的概率最大。

具体来说，我们定义一个参数θ的似然函数L(θ|x)，其中θ是参数，x是观测数据。

极大似然估计即求解使得似然函数取得最大值的θ值。

举个例子，假设我们有一个二项分布的总体，其中参数p表示成功的概率，我们从总体中抽取一个样本，得到x个成功的观测值。

那么，样本观测出现的概率可以表示为二项分布的概率质量函数，即L(p|x) = C(nx, x) * p^x * (1-p)^(n-x)，其中C(nx, x)是组合数。

我们通过求解使得似然函数取得最大值的p值，来估计总体成功的概率。

与点估计相比，区间估计提供了一个更加全面的参数估计结果。

区间估计指的是通过样本数据推断总体参数的一个区间范围。

常用的区间估计方法包括置信区间和预测区间。

置信区间是指通过已知样本数据得到的一个参数估计区间，使得这个估计区间能以一个预先定义的置信水平包含总体参数的真值。

置信水平通常由置信系数（1-α）来表示，其中α为显著性水平。

置信区间的计算方法根据不同的总体分布和参数类型而异。

举个例子，当总体为正态分布且总体方差已知时，可以利用正态分布的性质计算得到一个置信区间。

预测区间是指通过对总体参数的一个估计，再结合对新样本观测的不确定性，得到一个对新样本值的一个区间估计。

总体参数的区间估计公式在进行区间估计时，我们首先需要收集到一个样本，并根据样本对总体参数进行估计。

然后根据样本的统计量，结合分布的性质和抽样方法，建立置信区间。

设总体参数为θ，我们希望得到它的置信水平为1-α的置信区间。

置信水平表示我们对总体参数的估计的可信程度，一般常用的置信水平有90%、95%和99%等。

参数估计的方法有很多，具体的方法选择取决于总体参数的性质、样本的大小以及其他假设条件。

常见的参数估计方法有：1.总体均值的区间估计：假设总体呈正态分布，样本大小为n，则总体均值的区间估计公式为：[样本均值-Z值（α/2）*总体标准差/√(n),样本均值+Z值（α/2）*总体标准差/√(n)]其中Z值（α/2）为标准正态分布的分位数，可以从标准正态分布表中查得。

2.总体比例的区间估计：假设总体为二项分布，样本大小为n，成功的次数为x，则总体比例的区间估计公式为：[样本比例-Z值（α/2）*√(样本比例*(1-样本比例)/n),样本比例+Z值（α/2）*√(样本比例*(1-样本比例)/n)]其中Z值（α/2）为标准正态分布的分位数，可以从标准正态分布表中查得。

3.总体方差的区间估计：假设总体呈正态分布，样本大小为n，则总体方差的区间估计公式为：[(n-1)*样本方差/卡方分布（α/2）,(n-1)*样本方差/卡方分布（1-α/2])]其中卡方分布是用于描述自由度为n-1的卡方随机变量的概率分布，可以从卡方分布表中查得。

以上是常见的总体参数区间估计公式，这些公式是根据统计学理论推导而来的，适用于不同情况下的参数估计。

在实际应用中，我们根据具体问题和假设条件选择适当的参数估计方法，计算置信水平的区间估计，从而对总体参数进行估计和推断。