基本介紹
無偏性和有效性都是在樣本容量n固定的前提下提出的,當希望隨著樣本容量的增大,一個估計量的值能夠穩定在待估參數真值的附近,這就是估計量的相合性的要求。
設為的基於樣本的的一個估計量,顯然它依賴於樣本n,為表明這種依賴性,可以記之為。隨著樣本量的變化,可得到一列估計量,一個自然的希望是,當樣本容量無限增加時,估計量能夠依某種意義接近於被估計量的真值。顯然,這是對估計量的起碼要求。相合性就是這樣的一個要求。
弱相合估計
簡稱“相合估計”。稱為的弱相合估計,如果依機率收斂於,即當n充分大時,有。
強相合估計
稱為的強相合估計,如果以機率1收斂於,即當n充分大時,有。
r階相合估計
稱為的r階相合估計,如果r階收斂於,即當n充分大時,有。特別,當r=2時,稱為的 均方相合估計。
上述三種相合性之間的關係與三種收斂性的關係是完全一致的。上面的定義中,收斂性指對於任意固定的收斂。假設相應的收斂關於是一致的,則相應的相合性稱做“ 一致相合性” 。
相關定理
定義
定義1 設為的基於樣本的的一個估計量,若對任意固定的,都滿足:對於任給的,有
成立,則稱為的 相合估計,上述極限式簡記為。
定義2若對任何固定的都有
則稱為的 強相合估計量,上述式子可簡記為,這裡a.s.為almost surely的縮寫。
式(1)表明隨機變數序列 依機率收斂於,而式(2)即 幾乎處處收斂於。由以上定義以及幾乎處處收斂和依機率收斂之間的關係知, 強相合估計必為相合估計。
定理1
設在參數空間上連續,為的強相合估計量,i=1,2,...,k,則為的強相合估計量。
定理2
設總體有直到k(k≥2)階的矩。可表示為,且G為連續函式。記分別為樣本原點矩和樣本中心矩,則為的強相合估計量。
注意:由該定理可知,矩估計量一般是強相合的。
定理3
設分布族滿足:
(1)X是有限集;
(2)對於不同的參數值θ和θ’,所對應的分布不同;
(3)有共同支撐,即與θ無關;
則對於簡單隨機樣本,θ的最大似然估計量存在,且為θ的相合估計量。
定理4
設分布族滿足:
(1)θ為R(一維實空間)中的開集;
(2)不同的參數值θ和θ’,所對應的分布不同;
(3)有共同支撐A;
(4)對θ的偏導數在X上存在,並且當簡單隨機樣本時,似然方程有且僅有解,則,即為θ的相合估計量。
例題解析
例1
設,則是θ的有偏估計,但它是相合的。
證明:
的密度函式為,此處為A的示性函式。故對任意ε>0,有
可見為θ的相合估計。
例2
設,證明θ的極大似然估計是相合的。
證明:似然函式為
故有
可見為θ的嚴格單調下降函式。又因為
從而有且僅有一個解。故似然方程的根必為極大似然估計量且是相合估計。