Czy próbka oznacza w pewnym sensie „najlepsze” oszacowanie średniej dystrybucji?


10

Według (słabego / silnego) prawa dużych liczb, biorąc pod uwagę niektóre punkty próbki iid rozkładu, ich średnia próbka f ∗ ( { x i , i = 1 , … , N } ) : = 1{xi∈Rn,i=1,…,N}zbieżne ze średnią rozkładu zarówno w prawdopodobieństwie, jak i w miarę, jak wielkość próbkiN idzie do nieskończoności.f∗({xi,i=1,…,N}):=1N∑i=1NxiN

Kiedy wielkość próbki jest ustalona, ​​zastanawiam się, czy estymator LLN f ∗ jest w pewnym sensie najlepszym estymatorem? Na przykład,Nf∗

  1. jego oczekiwanie jest średnią rozkładu, więc jest obiektywnym estymatorem. Jego wariancja wynosi gdzieσ2jest wariancją rozkładu. Ale czy to UMVU?σ2Nσ2
  2. czy jest jakaś funkcja taka, że f ∗ ( { x i , i = 1 , … , N } ) rozwiązuje problem minimalizacji: f ∗ ( { x i , i = 1 , … , N } ) = argmin u ∈ R nl0:Rn×Rn→[0,∞)f∗({xi,i=1,…,N})

    f∗({xi,i=1,…,N})=argminu∈Rn∑i=1Nl0(xi,u)?

    Innymi słowy, jest najlepszą opcją dla funkcji kontrastu l 0 w ramach minimalnego kontrastu (por. Rozdział 2.1 „Podstawowa heurystyka estymacji” w „ Statystyka matematyczna: podstawowe idee i wybrane tematy, tom 1 ” Bickle i Doksum).f∗l0

    Na przykład, jeśli rozkład jest znany / ograniczony z rodziny rozkładów Gaussa, wówczas średnia próbki będzie estymatorem MLE średniej rozkładu, a MLE należy do ramy minimalnego kontrastu, a jego funkcja kontrastu jest minus log funkcja wiarygodności.l0

  3. czy jest jakaś funkcja taka, że f ∗ rozwiązuje problem minimalizacji: f ∗ = argmin fl:Rn×F→[0,∞)f∗ dla każdej dystrybucji P od x i w pewnym rodzinnym F rozkładów?

    f∗=argminfEiid {xi,i=1,…,N} each with distribution Pl(f({xi,i=1,…,N}),P)?
    PxiF

    Innymi słowy, jest najlepszym rozwiązaniem dla niektórych utraconych funkcji 1 i niektórych rodzin F rozkładów w ramach teoretycznych decyzji (por. Sekcja 1.3 „Teoretyczne ramy decyzyjne” w „ Statystyka matematyczna: podstawowe idee i wybrane tematy, tom 1 ” autorstwa Bickle i Doksum).f∗lF

Zauważ, że powyższe są trzema różnymi interpretacjami dla „najlepszej” oceny, którą znałem do tej pory. Jeśli znasz inne możliwe interpretacje, które mogą mieć zastosowanie do estymatora LLN, nie wahaj się o tym również wspomnieć.


Innym sposobem, aby scharakteryzować estymator: Proszę przeczytać o Spójne prognozy tutaj . Średnia próbki jest spójna ze względu na LLN.
— Rohit Banga

1
Średnia próbki ma wiele miłych i interesujących właściwości, ale czasami nie są najlepsze, jakie można mieć w konkretnej sytuacji. Jednym z przykładów są przypadki, w których obsługa rozkładu zależy od wartości parametru. Rozważ , a następnie 1X1,X2,…,Xn∼U(0,θ)jest obiektywnym estymatorem średniej rozkładuθ,ale nie jest to UMVUE, na przykład obiektywne szacunki oparte na statystyce największego rzędun+11n∑i=1nXiθbędzie mieć mniejszą wariancję niż średnia z próby. n+1nX(n)
— VitalStatistix

Dzięki! Ale jak oblicza się jego wariancję?
— Tim

Y=X(n)
f(y)=nyn−1θn;y∈(0,θ)
nn+1YVar(nn+1Y)=1n(n+2)θ21n21n

[0,θ]θ/2θ

Odpowiedzi:


4

l0(x−u)2(x−u)′(x−u)

Estymator minimalnego kontrastu jest, w pewnych warunkach technicznych, zarówno spójny, jak i asymptotycznie normalny. Dla średniej próbki wynika to już z LLN i centralnego twierdzenia granicznego. Nie wiem, czy estymatory minimalnego kontrastu są w jakikolwiek sposób „optymalne”. Zaletą estymatorów minimalnego kontrastu jest to, że wiele solidnych estymatorów (np. Mediana, estymatory Hubera, kwantyle próbne) należą do tej rodziny, i możemy stwierdzić, że są one spójne i asymptotycznie normalne, po prostu stosując ogólne twierdzenie o estymatorach minimalnego kontrastu, więc dopóki sprawdzimy niektóre warunki techniczne (choć często jest to o wiele trudniejsze niż się wydaje).

Jednym pojęciem optymalności, o którym nie wspominasz w pytaniu, jest wydajność, która, z grubsza mówiąc, dotyczy tego, jak duża próbka jest potrzebna do oszacowania określonej jakości. Zobacz http://en.wikipedia.org/wiki/Efficiency_(statistics)#Asymptotic_fficiency w celu porównania wydajności średniej i mediany (średnia jest bardziej wydajna, ale mediana jest bardziej odporna na wartości odstające).

xi

f∗Pf∗maxP∈FP∈FPP


Dzięki! Czy istnieją jakieś dobre odniesienia do właściwości estymatora minimalnego kontrastu, takie jak spójny i asymptotycznie normalny, a także przykłady, takie jak mediana, estymatory Hubera, kwantyle próbek?
— Tim

Sekcja 5.2.2 cytowanej przez ciebie książki Bickel & Doksum zawiera twierdzenie o zgodności estymatorów minimalnego kontrastu. Rozdział 5.4.2 omawia asymptotyczną normalność. Innym źródłem, które polecam i które omawia inne estymatory, o których wspominam, jest książka Asymptotic Statistics van der Vaarta . Rozdział 5 dotyczy M-estymatorów, jak nazywa się estymatory minimalnego kontrastu.
— DavidR

Rnl2

Mam na myśli standardową normę euklidesową - zmieniłem ją na notację wektorową w celu wyjaśnienia.
— DavidR

l
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.