数理統計の問題
を正の整数とし、 は互いに独立に、確率関数
の幾何分布に従う確率変数とする。ここで は未知の母数である。この分布の平均 の不偏推定量の分散に対するクラメール・ラオの下限を、 と を用いて表せ。
この問題で使うもの
- フィッシャー情報量とクラメール・ラオの下限(説明と入口の問題)
- 母数の関数の推定とクラメール・ラオの下限・効率(説明と入口の問題)
- 幾何分布・ポアソン分布(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(90 技能)
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- 推定量のバイアスと平均二乗誤差
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- フィッシャー情報量とクラメール・ラオの下限
- 母数の関数の推定とクラメール・ラオの下限・効率
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- べき級数と収束半径
- 幾何分布・ポアソン分布
ヒント
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ヒント 1
まず 1 個の観測値のフィッシャー情報量 を求め、独立性から標本全体の情報量を とします。推定したい量は ではなく であることに注意しましょう。
ヒント 2
を使い、 を代入します。 の不偏推定量に対する下限は です。
ヒント 3
より となります。あとは と組み合わせます。
答えと解説
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解説を読む
1 個の観測値 についての対数尤度は
である。 で 2 回微分すると
幾何分布の平均は なので である。よって 1 個の観測値のフィッシャー情報量は
は独立同分布なので、標本全体のフィッシャー情報量は である。
推定したい量は で、 である。 の不偏推定量 に対するクラメール・ラオの不等式は
なので、下限は
(参考: 標本平均 は の不偏推定量で、 となり、この下限を達成する。)
別解
1 観測の対数尤度は 。、。 なので、フィッシャー情報量は 。
とすると 。 個の標本での不偏推定量の分散のクラメール・ラオ下限は 。
検算: は の不偏推定量で、 より で下限と一致する。