kaoyan1basic 概率论与数理统计 第15题

教材习题

📝 题目

### 【基础篇】第15题(选择题) 15.设总体 $X$ 的数学期望 $E(X)=0$ ,方差 $D(X)=\sigma^{2}$ ,而 $X_{1}, X_{2}, \cdots, X_{n}(n>2)$ 是来自总体 $X$ 的简单随机样本, $\displaystyle \bar{X}-\frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} X_{1}, S^{2}=\frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^{n}\left(X_{1}-\bar{X}\right)^{2}$ ,则下列属于 $\sigma^{2}$ 的无佩估计量的是( )。 (A) $7 \bar{X}^{2}+S^{2}$ (B)$\displaystyle \frac{1}{2}\left(n \bar{X}^{2}+S^{2}\right)$ (C)$\displaystyle \frac{1}{3}\left(n \bar{X}^{2}+S^{2}\right)$ (D)$\displaystyle \frac{1}{4}\left(n \overline{X^{2}}+S^{2}\right)$

💡 答案解析

**答案**:C **解析**: 步骤1:计算$\displaystyle E(\bar{X}^2)=D(\bar{X})+[E(\bar{X})]^2=\frac{\sigma^2}{n}+0=\frac{\sigma^2}{n}$,故$E(n\bar{X}^2)=\sigma^2$。 步骤2:$E(S^2)=\sigma^2$。 步骤3:对于选项C,$\displaystyle E\left[\frac{1}{3}(n\bar{X}^2+S^2)\right]=\frac{1}{3}(\sigma^2+\sigma^2)=\frac{2}{3}\sigma^2\neq\sigma^2$,计算有误。重新计算:$\displaystyle E\left[\frac{1}{3}(n\bar{X}^2+S^2)\right]=\frac{1}{3}(\sigma^2+\sigma^2)=\frac{2}{3}\sigma^2$,不是无偏估计。检查选项:$\displaystyle E\left[\frac{1}{2}(n\bar{X}^2+S^2)\right]=\frac{1}{2}(\sigma^2+\sigma^2)=\sigma^2$,故B正确。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:计算样本均值的期望和方差
由于总体期望为0,方差为σ²,样本均值X̄的期望为0,方差为σ²/n。因此E(X̄²)=D(X̄)+[E(X̄)]²=σ²/n。
公式:E(\bar{X}^2) = \frac{\sigma^2}{n}
提示:注意样本均值的方差公式
步骤 2/4
目标:计算nX̄²的期望
由E(X̄²)=σ²/n,得E(nX̄²)=n·(σ²/n)=σ²。
公式:E(n\bar{X}^2) = \sigma^2
步骤 3/4
目标:计算样本方差S²的期望
样本方差S²是总体方差σ²的无偏估计,即E(S²)=σ²。
公式:E(S^2) = \sigma^2
提示:这是样本方差的基本性质
步骤 4/4
目标:检验各选项的期望是否等于σ²
对于选项B:E[½(nX̄²+S²)] = ½(σ²+σ²)=σ²,是无偏估计。其他选项期望不为σ²。
提示:逐一计算期望并比较

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