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数理統計の問題

難易度 1教科書の例題レベル大学数学 数理統計

を正の実数とし、 は互いに独立に、区間 上の一様分布に従う確率変数とする。各 の期待値は 、分散は である。 の推定量として

を考える。 の平均二乗誤差 を を用いて表せ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(67 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 樹形図で数え上げる
  2. 積の法則と和の法則
  3. 和の法則・積の法則と樹形図
  4. 順列・円順列・重複順列
  5. 組合せ
  6. 確率の定義と和事象・余事象
  7. 期待値
  8. 確率変数と確率分布
  9. 平均と合計
  10. 平均値・中央値・最頻値
  11. 代表値(平均値・中央値・最頻値)
  12. 分散と標準偏差
  13. 変量の変換と平均・分散
  14. 確率変数の期待値・分散と
  15. 確率変数の和と積(独立な場合)
  16. 分数のたし算・ひき算
  17. 小数の四則計算
  18. 正負の数の加法・減法
  19. 分数のかけ算・わり算
  20. 四則の混じった計算の順序
  21. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  22. 分配法則を使った計算のくふう
  23. 文字式の計算(同類項・分配法則)
  24. 乗法公式による展開
  25. 因数分解
  26. 3 次式までの展開と因数分解
  27. 微分係数と導関数の定義
  28. 多項式の微分
  29. 多項式の不定積分
  30. 等間隔にならんだ数の和
  31. 等差・等比数列の和と Σ
  32. 数列の極限
  33. 関数の極限
  34. 積と商の微分
  35. 合成関数の微分
  36. 円の周の長さと面積
  37. おうぎ形の弧の長さと面積
  38. 弧の長さからおうぎ形の中心角と面積を求める
  39. 三角形・四角形の面積
  40. 約数の見つけ方
  41. 素因数分解と約数の個数
  42. 平方根の意味と根号の簡単化
  43. 三平方の定理
  44. 特別な直角三角形の辺の比
  45. 弧度法と単位円による三角関数
  46. の極限
  47. 加法定理と 2 倍角・半角・積和の公式
  48. 三角関数の導関数
  49. 根号の乗除と加減
  50. 指数の拡張と指数関数
  51. 対数の定義と性質
  52. 自然対数の底
  53. 指数関数・対数関数の導関数
  54. 基本的な関数の不定積分
  55. 置換積分
  56. 部分積分
  57. 定積分の計算
  58. 定積分の置換・部分積分と偶関数・奇関数
  59. 重積分と累次積分
  60. 同時分布・周辺分布と独立性
  61. 共分散と相関係数
  62. 確率変数の共分散と相関係数
  63. 連続型確率変数と確率密度関数
  64. 正規分布と標準化
  65. 標本平均の分布
  66. 不偏推定量
  67. 推定量のバイアスと平均二乗誤差

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

「推定量のバイアスと平均二乗誤差」の技能を使います。 と分解して、期待値と分散を別々に求めましょう。

ヒント 2

、独立性から と計算できます。

ヒント 3

なのでバイアスは 、また です。あとはバイアスの 2 乗と足し合わせます。

答えと解説

答えを見る
結果を記録する(このブラウザにだけ保存されます):
解説を読む

平均二乗誤差は「分散 + バイアスの 2 乗」に分解できる:

そこで と を順に求める。

手順 1:期待値とバイアス
期待値の線形性より

よってバイアスは

であり、その 2 乗は である。

手順 2:分散
は互いに独立なので、和の分散は分散の和になる。また より

手順 3:足し合わせる

(参考:不偏推定量 の MSE は分散だけで である。 なので、この場合は のほうが MSE が大きい。)

別解

とおくと である。

期待値: なので 。

バイアス:。よって バイアス。

分散:独立なので 、。

。

検算: のとき , 。一致する。

この問題の確認

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