参数估计量的评价标准

第7章参数估计7.1 考点归纳【知识框架】【考点提示】（1）置信区间的含义理解（选择题、简答题考点）；（2）估计量的三个评价标准（判断题、填空题、简答题考点）；（3）区间估计的步骤（简答题考点）、总体参数的区间估计选择恰当的统计量（计算题考点）；（4）必要样本容量的影响因素、计算（简答题、计算题考点）。

【核心考点】考点一：参数估计的基本原理1．置信区间（1）置信水平为95%的置信区间的含义：用某种方法构造的所有区间中有95%的区间包含总体参数的真值。

（2）置信度愈高（即估计的可靠性愈高），则置信区间相应也愈宽（即估计准确性愈低）。

（3）置信区间的特点：置信区间受样本影响，具有随机性，总体参数的真值是固定的。

一个特定的置信区间“总是包含”或“绝对不包含”参数的真值，不存在“以多大的概率包含总体参数”的问题。

2．评价估计量的标准（1）无偏性：估计量抽样分布的期望值等于被估计的总体参数，即E（θ∧）＝θ。

（2）有效性：估计量的方差尽可能小。

（3）一致性：随着样本量的增大，估计量的值越来越接近被估计总体的参数。

【提示】本考点常见考查方式：①直接考查置信水平为95%的置信区间的含义；②置信度、估计可靠性、置信区间的关系及应用；③置信区间的特点；④给出估计量的具体含义，判断体现了什么标准；⑤直接回答估计量的三个评价标准及具体含义（简答题）。

考点二：一个总体参数的区间估计表7-1 一个总体参数的区间估计【总结】一个总体参数的估计及所使用的分布见图7-1：图7-1 一个总体参数的估计及所使用的分布【真题精选】设总体X～N（μ，σ2），σ2已知，样本容量和置信水平固定，对不同的样本观测值，μ的置信区间的长度（）。

[对外经济贸易大学2018研]A．变长B ．变短C ．保持不变D ．不能确定 【答案】C【解析】在正态总体方差已知的条件下，μ的置信区间为/2x z ±ασ所以置信区间长度为/22Z α，当样本容量和置信水平固定时，置信区间长度保持不变。

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。

第二章 参数估计【学习目标】1、掌握矩估计的替代原则；会求已知分布中未知参数的矩估计（值）2、熟练掌握极大似然估计的思想及求法3、估计量的评价标准：无偏性、有效性、相合性的定义4、统计量的无偏性的判断；两个无偏估计的有效性判断；会用Fisher 信息量及c-R 下界进行统计量的UMVUE 充分性判断5、掌握区间估计的定义6、单个正态总体均值的区间估计（包括方差已知、方差未知）；单个正态总体方差的区间估计（包括均值已知、均值未知）7、两个正态总体均值差的区间估计（方差未知）；两个正态总体方差比的区间估计 8、单侧置信区间的求法 【典型例题讲解】例1、设1,,n X X 是来自均匀分布(,1)U θθ+的总体的容量为n 的样本，其中θ-∞<<+∞为未知参数，试证：θ的极大似然估计量不止一个，例如1(1)ˆXθ=，2()ˆ1n X θ=-，3(1)()11ˆ()22n XXθ=+-都是θ的极大似然估计。

解：(,1)U θθ+分布的密度函数为11()0x f x θθ≤≤+⎧=⎨⎩其他似然函数(1)()11()0n x x L θθθ≤≤≤+⎧=⎨⎩其他由于在(1)()1n x x θθ≤≤≤+上()L θ为常数，所以凡是满足：(1)()ˆˆ1n x x θθ≤≤≤+的ˆθ均为θ的极大似然估计。

从而（1）1(1)ˆX θ=满足此条件，故1(1)ˆX θ=是θ的极大似然估计；（2）由于()(1)1n X X -≤，故2()(1)()2ˆˆ11n n X X X θθ=-≤≤=+，所以2()ˆ1n Xθ=-为θ的极大似然估计；（3）由于()(1)1n X X -≤，故(1)()(1)12n X X X +-≤，(1)()()12n n X X X ++≥，从而有3(1)()(1)()(1)()31111ˆˆ()()12222n n n XXXXXXθθ=+-≤≤≤++=+，故3ˆθ也为θ的极大似然估计。

1. 简述评价估计量的标准。

答案：（1）无偏性：是指估计量抽样分布的期望值等于被估计的总体参数。

（2）有效性：是指估计量的方差尽可能小。

对同一总体参数的两个无偏估计量，有更小方差的估计量更有效。

（3）一致性：是指随着样本量的增大，点估计量的值越来越接近被估总体的参数。

知识点：参数估计难易度：12. 为估计一批产品平均使用寿命的置信区间，从该批产品抽取50件作为样本进行估计，估计时采用的分布是什么？请说明理由。

如果随机抽取20件作为样本，估计时采用的分布是什么？假定条件是什么？答案：（1）抽取50件作为样本时，应采用采用正态分布进行估计。

因为n=50属于大样本，此时，样本均值经标准化后服从标准正态分布。

（2）抽取20件作为样本时，应采用采用t分布进行估计。

因为n=20属于小样本，由于总体方差未知，样本均值经标准化会服从自由度为n-1 的t分布。

此时的估计，假定该批产品的平均使用寿命服从正态分布。

知识点：参数估计难易度：33. 从全校学生中随机抽取200人组成一个随机样本，根据95%的置信水平，估计出全校学生平均月生活费支出为500元～600元。

（1）这里的95%的置信水平是指什么？（2）全校学生平均生活费支出的实际值是否在这一区间内？为什么？答案：（1）这里95%的置信水平是指：重复抽样所有样本量为200的样本，按相同的方法进行估计，在所构建的所有置信区间中，约有95%的置信区间包含全校学生平均月生活费支出的实际值。

（2）全校学生平均生活费支出的实际值是否在这一区间内我们并不知道。

因为这个区间是根据目前的这个样本构建出来的，而这个区间又是一个常数区间。

我们并不知道它是包含实际值的95%区间中的一个，还是不包含实际值的5%的区间中的一个。

知识点：参数估计难易度：34. 影响样本量大小的因素有哪些？简述这些因素与样本量的关系。

答案：（1）影响样本量大小的因素有所要求的置信水平、总体方差和估计时所希望的估计误差。