复旦大学-432统计学-2019年
一、(15分) 甲袋中有个白球1个黑球, 乙袋中有个白球, 每次从两袋中各取一球进行交换, 求交换次后黑球还在甲袋的概率.
Solution:
设 为交换 次后黑球还在甲袋的概率, 则根据全概率公式,
故有
即
二、(15分) 求
(1)(3分) ;
(2)(3分) ;
(3)(3分) 的边际密度;
(4)(3分) ;
(5)(3分) .
Solution:
(1) 由概率的正则性, .
(2) .
(3) .
(4) 由于 , 故 相互独立, 因此
(5) .
三、(10分) i.i.d 求 .
Solution:
令 , 故 .
而
其中 , 故 .
四、(20分) 证明对任意 有
(1)(10分) ;
(2)(10分) .
Solution:
(1) 记 它是集合 的示性函数, 可以看出:
故.
(2) 由马尔可夫不等式, 有
取 , 则恰有
因此 .
[注]: 为什么要取 ? 这里我们记 , 这是 的函数, 求出它的最大值点即可, 发现恰好在 取到.
五、(10分) , i.i.d. 求 的分布.
Solution: 重复考察, 略去.
六、(20分) 已知, 证明:
(1)(10分) 是 的有效估计;
(2)(10分) 是 的无偏估计, 但不有效.
Solution:
(1) 先计算 的 Fisher 信息量, 根据定义
恰好 是 (1) 的方差, 故 . 因此, 的 C-R 下界为 再计算 的期望方差, 由于 , 期望是 , 方差是 , 因此
它是无偏估计, 方差又恰好达到 C-R 下界, 故是有效估计.
(2) 首先, 令 , 则 的 下界为 , 我们再去计算 的期望方差:
故, 它是无偏估计, 但 没有达到 C-R 下界, 不是有效估计.
七、(20分) 总体的分布函数连续单增, 是来自该总体的随机样本的次序统计量, 求
(1)(10分) ;
(2)(10分) 的协方差矩阵.
Solution:
(1) 由于 独立同服从 上均匀分布, 故 恰好就是均匀分布的次序统计量, 根据次序统计量的定义, 有:
根据贝塔分布的性质 .
(2) 我们考虑 的联合分布, 根据次序统计量的定义, 有
即
协方差问题归为计算积分 , 而如果我 们把 视作 , 那么这个积分可以化为两部分:
(首先请看 的表达式, 会发现
恰也是一个密度函数, 故通过概率的正则性就很容易得到上述两个积分值) 故有 , 故 . 因此协方差矩阵是 , 其中 .
八、(20分) 有来自总体的随机样本, 求的矩估计和MLE, 并验证无偏性和相合性.
Solution:
先求矩估计, 求期望得, 由替换原理得. 求期望容易看出它无偏, 由强大数律知它是强相合估计.
再求MLE, 写出似然函数是
可以看出关于单调递减, 故取最小值时为MLE, 即. 利用变换, 知, 故有
所以不无偏, 但渐近无偏, 再看相合性, 有
级数收敛, 故它是强相合估计.
九、(20分) 设是来自的随机样本, 考虑假设检验问题
给定拒绝域, 回答下述问题:
(1)(10分) , 求犯两类错误的概率, ;
(2)(10分) 要求第二类错误, 求样本量的取值范围.
Solution:
(1) 先算第一类错误, 原假设成真时, 故
再算第二类错误, 备择假设成真时, 故
(2) 根据第(1)问计算, 令, 得