用scala语言实现 构造样本大小n = 10,theta=0.7的服从伯努利分布的样本,对其进行极大似然估计,估计出区间估计以及theta在区间的概率

时间: 2024-05-05 22:17:49 浏览: 15
好的,这是一个关于统计学的问题。根据您的需求,我可以回答这个问题。 首先,我们可以使用以下代码在Scala中构造服从伯努利分布的样本: ``` import scala.util.Random val n = 10 val theta = 0.7 val sample = Seq.fill(n)(if (Random.nextDouble() < theta) 1 else 0) ``` 这个代码利用了Scala中的`Seq.fill`函数生成长度为n的序列,每个元素根据随机数与theta的大小比较得到0或1。 接下来,我们可以根据似然函数对theta进行极大似然估计。伯努利分布的似然函数为: $$L(\theta|x_1,...,x_n)=\prod_{i=1}^{n}\theta^{x_i}(1-\theta)^{1-x_i}=\theta^{\sum_{i=1}^{n}x_i}(1-\theta)^{n-\sum_{i=1}^{n}x_i}$$ 对其进行求导并令导数为0,可以得到极大似然估计量: $$\hat{\theta}_{MLE}=\frac{\sum_{i=1}^{n}x_i}{n}$$ 代入样本我们得到: ``` val theta_MLE = sample.sum.toDouble / n.toDouble ``` 对于区间估计,我们需要设定置信水平。这里假设置信水平为95%。根据中心极限定理,当样本大小足够大时估计量$\hat{\theta}_{MLE}$服从正态分布,并且均值为真实参数$\theta$,方差为: $$Var(\hat{\theta}_{MLE})=\frac{\theta(1-\theta)}{n}$$ 于是我们可以利用正态分布的性质得到$\theta$的区间估计: $$[\hat{\theta}_{MLE}-z_{\alpha/2}\sqrt{\frac{\hat{\theta}_{MLE}(1-\hat{\theta}_{MLE})}{n}},\hat{\theta}_{MLE}+z_{\alpha/2}\sqrt{\frac{\hat{\theta}_{MLE}(1-\hat{\theta}_{MLE})}{n}}]$$ 其中$z_{\alpha/2}$为置信水平为$\alpha$时的正态分布上分位数。在这里,我们可以使用Scala中的`org.apache.commons.math3.distribution.NormalDistribution`类来计算。 ``` import org.apache.commons.math3.distribution.NormalDistribution val alpha = 0.05 val z_alpha_2 = new NormalDistribution().inverseCumulativeProbability(1 - alpha / 2) val var_MLE = theta_MLE * (1 - theta_MLE) / n.toDouble val lower = theta_MLE - z_alpha_2 * Math.sqrt(var_MLE) val upper = theta_MLE + z_alpha_2 * Math.sqrt(var_MLE) ``` 最后,要计算theta在区间的概率,可以利用正态分布的累积分布函数来计算。 ``` val p = new NormalDistribution(theta_MLE, Math.sqrt(var_MLE)).cumulativeProbability(upper) - new NormalDistribution(theta_MLE, Math.sqrt(var_MLE)).cumulativeProbability(lower) ``` 这样就可以得到估计结果和置信区间了。

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