Замечание.
“ Почти всюду по y “ означает: для всех y, за исключением, может быть, множества точек меры 0.
Пусть, кроме того, выполнено условие
«Информация Фишера» существует, положительна и непрерывна по во всех точках .
|
Тогда справедливо
Неравенство Рао – Крамера.
Для любой несмещенной оценки
, дисперсия которой
ограничена на любом замкнутой области
, справедливо неравенство

существует, положительна и непрерывна по
во всех точках
.
называется эффективной в классе несмещенных оценок, если ее дисперсия меньше (не больше) дисперсий всех других оценок в этом классе. То есть для любой
, для любого
Сформулируем очевидное следствие из неравенства Рао – Крамера.
Следствие.
Если семейство распределений
удовлетворяет условиям неравенства Рао-Крамера, и оценка
такова, что в неравенстве Рао – Крамера достигается равенство:
то оценка
эффективна в классе несмещенных оценок.
.
Пример 5.
Пусть
,
,
– выборка объема
из нормального распределения
, где
,
. Проверим, является ли оценка
эффективной.
Найдем информацию Фишера относительно параметра
(считая, что имеется один неизвестный параметр –
Тогда
Итак,
. Найдем дисперсию оценки
.
Далее, сравнивая левую и правую части в неравенстве Рао – Крамера, получаем равенство:
То есть оценка
эффективна (обладает наименьшей дисперсией среди несмещенных оценок).
Пример 6.
Пусть
с параметром
, где
. Проверим, является ли оценка
эффективной.
Найдем информацию Фишера относительно параметра
Плотность данного показательного распределения имеет вид:
Тогда
Итак,
. Найдем дисперсию оценки
.
Подставив дисперсию и информацию Фишера в неравенство Рао-Крамера, получаем равенство:
То есть оценка
– эффективная оценка параметра
из распределения
. До сих пор мы занимались «точечным оцениванием» неизвестного параметра — находили число («оценку»), способную, в некотором смысле, заменить параметр.
Существует другой подход к оцениванию, при котором мы указываем интервал, накрывающий параметр с заданной наперед вероятностью. Такой подход называется «интервальным оцениванием». Сразу заметим: чем больше уверенность в том, что параметр лежит в интервале, тем шире интервал. Так что искать диапазон, в котором
.
Определение.
Пусть
. Интервал
называется доверительным интервалом для параметра
, если для любого
Замечание.
Неравенство
обычно соответствует дискретным распределениям, когда нельзя обойтись равенством: например, для
при любом
равенство
невозможно, а неравенство имеет смысл:
Прежде чем рассматривать регулярные способы построения доверительных интервалов, разберем пример. Начнем с нормального распределения как с наиболее важного и часто встречающегося.
Пример 1.
Пусть
,
имеют нормальное распределение
, и эти случайные величины независимы. Тогда
имеет нормальное распределение с параметрами
;
Поэтому
Итак, величина
имеет стандартное нормальное распределение.
По заданному
найдем число
такое, что
.
Определение.
Пусть распределение
с функцией распределения
непрерывно. Число
называется квантилью порядка p распределения
р. Если функция
— квантиль порядка
стандартного нормального распределения, то
Или
.
Итак,
, и
(квантили стандартного нормального распределения).
артного нормального распределения и квантили.
относительно

имеет вид
нормального распределения при известном
. Для этого мы рассмотрели функцию от выборки и неизвестного параметра
,