在面对随机变量分布的参数未知时,我们应如何处理呢?以某地区男生身高为例,若我们得知其身高遵循正态分布,但对其均值和方差一无所知,这就引出了参数估计的问题。参数估计并非无章可循,我们拥有两种主要的方法:一种是矩估计法,另一种是最大似然估计法。
矩估计法的实施,在于利用样本的各阶原点矩来构造联立方程组。对于正态分布,一阶原点矩即为我们熟知的均值,二阶原点矩则是方差。通过构建这样的方程组,我们可以利用样本矩作为总体矩的近似值,进而求解参数方程。而最大似然估计法则是通过推导最大似然函数的导数,获得参数方程并求解。此法在机器学习中颇为常见,推导和求解过程相对简便,其与矩估计法得出的结果是一致的。
在选择作为估计量的样本函数时,我们需要遵循三个原则:无偏性、有效性和相合性。无偏性确保所选估计量的数学期望与真实值之间无差异,有效性则意味着选择的估计量方差越小则性能越佳,而相合性则是在样本数趋于无穷时,估计量会依概率收敛至估计对象。
除了对未知参数进行点估计外,我们还需要为其提供可信度区间,这就是区间估计的核心内容。在处理区间估计问题时,我们需要找到一个不依赖于参数及其他未知数的枢轴量。以正态总体的均值与方差的区间估计为例,若方差已知,我们可以将其转化为标准正态分布来求其置信区间;而当方差未知时,则需要借助t分布或F分布来求取置信区间。
无论是单侧还是双侧置信区间,其原理都是根据具体问题来选择适合的方法。若我们需要了解未知量估计的上下界,那么双侧置信区间估计是我们的选择;而如果只需要上界或下界的估计,那么就是单侧置信区间的估计问题。只要我们明确问题的需求,并选择恰当的方法,那么问题的解决也就水到渠成了。