r语言实现定时截尾样本下指数分布参数的区间估计选定参数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: 2024-05-05 12:20:58 浏览: 168
参数分布的区间估计PPT课件PPT学习教案.pptx
假设样本 $X_1, X_2, \ldots, X_n$ 从参数为 $\theta$ 的指数分布中独立地抽取,样本的概率密度函数为:
$$
f(x|\theta) = \begin{cases}
\theta e^{-\theta x}, & x \ge 0 \\
0, & x < 0
\end{cases}
$$
则样本的似然函数为:
$$
L(\theta|X_1,X_2,\ldots,X_n) = \prod_{i=1}^n \theta e^{-\theta X_i} = \theta^n e^{-\theta\sum_{i=1}^n X_i}
$$
根据截尾样本的定义,样本中的每个观测值都小于 $t_0$,即 $\forall i \in \{1,2,\ldots,n\}, X_i < t_0$。因此,我们可以将似然函数重新定义为:
$$
L(\theta|X_1,X_2,\ldots,X_n) = \begin{cases}
\theta^n e^{-\theta\sum_{i=1}^n X_i}, & \sum_{i=1}^n X_i < t_0 \\
0, & \sum_{i=1}^n X_i \ge t_0
\end{cases}
$$
接下来,我们需要求出参数 $\theta$ 的置信区间。根据中心极限定理,当样本容量足够大时,样本均值 $\overline{X}$ 的分布近似为正态分布:
$$
\overline{X} \sim N\left(\frac{1}{\theta}, \frac{1}{n\theta^2}\right)
$$
因此,我们可以使用样本均值来估计 $\theta$,并计算出 $\theta$ 的置信区间。具体来说,我们可以使用如下的步骤:
1. 计算样本均值 $\overline{X}$ 和样本标准差 $S$:
$$
\overline{X} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^n X_i, \quad S = \sqrt{\frac{\sum_{i=1}^n (X_i - \overline{X})^2}{n-1}}
$$
2. 计算样本均值的标准误差 $SE$:
$$
SE = \frac{S}{\sqrt{n}}
$$
3. 计算置信水平为 $1-\alpha$ 的置信区间:
$$
\left(\overline{X} - z_{1-\alpha/2}\frac{SE}{\sqrt{n}}, \overline{X} + z_{1-\alpha/2}\frac{SE}{\sqrt{n}}\right)
$$
其中,$z_{1-\alpha/2}$ 表示标准正态分布的上分位数,可以使用 R 语言中的 `qnorm()` 函数来计算。
需要注意的是,由于样本在 $t_0$ 时停止采集,因此除了样本均值 $\overline{X}$ 之外,还需要计算样本总和 $\sum_{i=1}^n X_i$。如果 $\sum_{i=1}^n X_i \ge t_0$,则样本不符合要求,无法进行区间估计。如果 $\sum_{i=1}^n X_i < t_0$,则可以利用上述步骤进行区间估计。
完整的 R 语言代码如下:
```r
# 定义样本容量、截尾时间、置信水平和样本数据
n <- 50
t0 <- 10
alpha <- 0.05
x <- rexp(n, rate = 1/3)
# 计算样本均值和样本标准差
xbar <- mean(x)
s <- sd(x)
# 计算样本均值的标准误差
se <- s / sqrt(n)
# 计算置信区间的下限和上限
if(sum(x) >= t0) {
cat("样本总和大于等于截尾时间,无法进行区间估计。\n")
} else {
lower <- xbar - qnorm(1 - alpha/2) * se / sqrt(n)
upper <- xbar + qnorm(1 - alpha/2) * se / sqrt(n)
cat(sprintf("置信区间:(%f, %f)\n", lower, upper))
}
```
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