r语言实现定时截尾样本下指数分布参数的区间估计Θ的1-α置信区间为(2T0/qchisq(1-α/2,2r+2),2T0/qchisq(α/2,2r),选定参数θ,取样本为n的样本,定时t0结束实验,t1<t2<<tr,给出Θ的1-α的置信区间
时间: 2024-05-20 21:13:01 浏览: 114
假设样本 $X_1, X_2, \ldots, X_n$ 服从参数为 $\theta$ 的指数分布,即 $X_i \sim \mathrm{Exp}(\theta)$,则样本的似然函数为:
$$
L(\theta) = \prod_{i=1}^{n} f(x_i;\theta) = \prod_{i=1}^{n} \theta e^{-\theta x_i} = \theta^n e^{-\theta \sum_{i=1}^{n} x_i}
$$
对数似然函数为:
$$
\ln L(\theta) = n \ln \theta - \theta \sum_{i=1}^{n} x_i
$$
为了进行区间估计,需要求出 $\theta$ 的最大似然估计值 $\hat{\theta}$,即使 $\ln L(\theta)$ 最大化的 $\theta$ 值。对 $\ln L(\theta)$ 求导并令其等于零:
$$
\frac{d}{d\theta} \ln L(\theta) = \frac{n}{\theta} - \sum_{i=1}^{n} x_i = 0
$$
解得:
$$
\hat{\theta} = \frac{n}{\sum_{i=1}^{n} x_i}
$$
接下来,可以使用切比雪夫不等式来计算置信区间的范围。切比雪夫不等式指出,对于任意一个随机变量 $X$,有:
$$
P(|X-\mu| \geq k\sigma) \leq \frac{1}{k^2}
$$
其中,$k$ 是任意正整数,$\mu$ 是 $X$ 的期望,$\sigma$ 是 $X$ 的标准差。对于指数分布,有 $\mu = \frac{1}{\theta}$,$\sigma = \frac{1}{\theta}$,因此:
$$
P(|\theta - \hat{\theta}| \geq k\frac{\theta}{\sqrt{n}}) \leq \frac{1}{k^2}
$$
将 $k$ 替换为 $\frac{1}{\sqrt{\alpha}}$,得到:
$$
P(|\theta - \hat{\theta}| \geq \frac{\theta}{\sqrt{\alpha n}}) \leq \alpha
$$
移项得到:
$$
P(\hat{\theta} - \frac{\theta}{\sqrt{\alpha n}} \leq \theta \leq \hat{\theta} + \frac{\theta}{\sqrt{\alpha n}}) \geq 1 - \alpha
$$
将 $\theta$ 替换为 $\hat{\theta}$,得到:
$$
P(\hat{\theta} - \frac{\hat{\theta}}{\sqrt{\alpha n}} \leq \theta \leq \hat{\theta} + \frac{\hat{\theta}}{\sqrt{\alpha n}}) \geq 1 - \alpha
$$
这是一个 $\theta$ 的置信区间,其中 $\hat{\theta}$ 是样本均值,$\alpha$ 是显著性水平(例如 $0.05$)。将定时截尾样本和定时结束实验的条件考虑进去,假设在时间 $t_0$ 开始观察,样本截至时间 $t_1$,样本量为 $n_1$,样本均值为 $\bar{x}_1$;样本截至时间 $t_2$,样本量为 $n_2$,样本均值为 $\bar{x}_2$;样本截至时间 $t_r$,样本量为 $n_r$,样本均值为 $\bar{x}_r$。则 $\theta$ 的置信区间为:
$$
\left(\hat{\theta}-\frac{\hat{\theta}}{\sqrt{\alpha n_1}}, \hat{\theta}+\frac{\hat{\theta}}{\sqrt{\alpha n_r}}\right)
$$
其中,$\hat{\theta}$ 的计算公式为:
$$
\hat{\theta} = \frac{n_1\bar{x}_1 + n_2\bar{x}_2 + \cdots + n_r\bar{x}_r}{n_1 + n_2 + \cdots + n_r}
$$
需要注意的是,指数分布的参数 $\theta$ 是一个正实数,因此置信区间的下限和上限也必须是正实数。如果计算出来的置信区间包含了 $0$,则需要重新计算置信区间(例如使用 $\alpha/2$ 作为显著性水平)。
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