kaoyan1basic 概率论与数理统计 第11题

教材习题

📝 题目

### 【基础篇】第11题(解答题) 11.设 $X_{1}, X_{2}, \cdots, X_{n}$ 是取自总体 $X$ 的简单随机样本,$X$ 的概率密度为

$$ f(x)=\frac{1}{2 \lambda} \mathrm{e}^{-\frac{|x|}{\lambda}}, \quad-\infty0 $$

求:(1)$\lambda$ 的矩估计量; (2)$\lambda$ 的最大似然估计量.

💡 答案解析

**答案**: (1) $\displaystyle \hat\lambda=\frac1n\sum_{i=1}^n |X_i|$ (2) $\displaystyle \hat\lambda=\frac1n\sum_{i=1}^n |X_i|$

**解析**: (1) $X$服从拉普拉斯分布,$E(X)=0$,$E(|X|)=\lambda$。由矩估计法,令$\displaystyle \frac1n\sum|X_i|=\lambda$,得$\displaystyle \hat\lambda=\frac1n\sum_{i=1}^n |X_i|$。 (2) 似然函数$\displaystyle L(\lambda)=\prod_{i=1}^n \frac1{2\lambda}e^{-|x_i|/\lambda}=(2\lambda)^{-n}e^{-\sum|x_i|/\lambda}$。取对数$\displaystyle \ln L=-n\ln2-n\ln\lambda-\frac1\lambda\sum|x_i|$。求导:$\displaystyle \frac{d\ln L}{d\lambda}=-\frac{n}{\lambda}+\frac{1}{\lambda^2}\sum|x_i|=0$,解得$\displaystyle \hat\lambda=\frac1n\sum_{i=1}^n |X_i|$。

**难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/7
目标:计算总体矩
总体X服从拉普拉斯分布,其概率密度函数为f(x)=1/(2λ) e^{-|x|/λ}。计算E(|X|)=∫_{-∞}^{∞} |x| f(x) dx = λ。
公式:E(|X|)=λ
提示:拉普拉斯分布的一阶绝对矩即为参数λ。
步骤 2/7
目标:建立矩估计方程
根据矩估计法,令样本矩等于总体矩:1/n ∑_{i=1}^n |X_i| = E(|X|) = λ。
公式:1/n ∑|X_i| = λ
提示:样本矩用样本绝对值的均值。
步骤 3/7
目标:解得矩估计量
由方程解得λ的矩估计量为:λ̂ = 1/n ∑_{i=1}^n |X_i|。
公式:λ̂ = (1/n)∑|X_i|
步骤 4/7
目标:写出似然函数
样本独立同分布,似然函数L(λ)=∏_{i=1}^n f(x_i) = ∏_{i=1}^n [1/(2λ) e^{-|x_i|/λ}] = (2λ)^{-n} e^{-∑|x_i|/λ}。
公式:L(λ) = (2λ)^{-n} e^{-∑|x_i|/λ}
提示:注意连乘转化为指数求和。
步骤 5/7
目标:取对数似然函数
对似然函数取自然对数:ln L(λ) = -n ln2 - n lnλ - (1/λ)∑|x_i|。
公式:ln L = -n ln2 - n lnλ - (1/λ)∑|x_i|
提示:对数运算简化求导。
步骤 6/7
目标:求导并令导数为零
对λ求导:d(ln L)/dλ = -n/λ + (1/λ^2)∑|x_i| = 0。
公式:-n/λ + (1/λ^2)∑|x_i| = 0
提示:注意求导时λ>0。
步骤 7/7
目标:解得最大似然估计量
解方程得:λ = (1/n)∑|x_i|,即最大似然估计量为λ̂ = 1/n ∑_{i=1}^n |X_i|。
公式:λ̂ = (1/n)∑|X_i|
提示:与矩估计量相同。

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