4. B o d o v é o d h a d y p a r a m e t r ů

Podobné dokumenty
14. B o d o v é o d h a d y p a r a m e t r ů

5. B o d o v é o d h a d y p a r a m e t r ů

12. N á h o d n ý v ý b ě r

Při sledování a studiu vlastností náhodných výsledků poznáme charakter. podmínek různé výsledky. Ty odpovídají hodnotám jednotlivých realizací

Intervalové odhady parametrů některých rozdělení.

Náhodný výběr 1. Náhodný výběr

Odhady parametrů polohy a rozptýlení pro často se vyskytující rozdělení dat v laboratoři se vyčíslují podle následujících vztahů:

Odhady parametrů 1. Odhady parametrů

8. Odhady parametrů rozdělení pravděpodobnosti

jako konstanta nula. Obsahem centrálních limitních vět je tvrzení, že distribuční funkce i=1 X i konvergují za určitých

8. Analýza rozptylu.

V. Normální rozdělení

Odhady parametrů základního souboru. Ing. Michal Dorda, Ph.D.

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

odhady parametrů. Jednostranné a oboustranné odhady. Intervalový odhad střední hodnoty, rozptylu, relativní četnosti.

Odhady parametrů základního. Ing. Michal Dorda, Ph.D.

Pravděpodobnost a aplikovaná statistika

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

Bc. Barbora Šimková. Odhady parametrů rozdělení náhodných veličin

Pravděpodobnost a aplikovaná statistika

ZÁKLADNÍ STATISTICKÉ VÝPOČTY (S VYUŽITÍM EXCELU)

procesy II Zuzana 1 Katedra pravděpodobnosti a matematické statistiky Univerzita Karlova v Praze

3. Charakteristiky a parametry náhodných veličin

n-rozměrné normální rozdělení pravděpodobnosti

Pravděpodobnost a statistika Výpisky z cvičení Ondřeje Chocholy

2. Náhodná veličina. je konečná nebo spočetná množina;

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA. Náhodná proměnná vybraná rozdělení

Náhodu bychom mohli definovat jako součet velkého počtu drobných nepoznaných vlivů.

z možností, jak tuto veličinu charakterizovat, je určit součet

Teorie odhadů 2 Teorie odhadů... 3 Odhad parametrů... 4

Pravděpodobnostní modely

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

Číselné charakteristiky náhodných veličin

6 Intervalové odhady. spočteme aritmetický průměr, pak tyto průměry se budou chovat jako by pocházely z normálního. nekonečna.

Správnost vztahu plyne z věty o rovnosti úhlů s rameny na sebe kolmými (obr. 13).

Intervalové odhady parametrů

Přednáška VI. Intervalové odhady. Motivace Směrodatná odchylka a směrodatná chyba Centrální limitní věta Intervaly spolehlivosti

Tento odhad má rozptyl ( ) σ 2 /, kde σ 2 je rozptyl souboru, ze kterého výběr pochází. Má-li každý prvek i. σ 2 ( i. ( i

veličiny má stejný řád jako je řád poslední číslice nejistoty. Nejistotu píšeme obvykle jenom jednou

3. Lineární diferenciální rovnice úvod do teorie

Popisná statistika. Zdeněk Janák 9. prosince 2007

Komplexní čísla. Definice komplexních čísel

Pravděpodobnost a matematická statistika

Pravděpodobnost a statistika II

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA. Náhodný vektor

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA. Náhodný vektor

Deskriptivní statistika 1

Pravděpodobnostní model doby setrvání ministra školství ve funkci

7. Odhady populačních průměrů a ostatních parametrů populace

Náhodný výběr, statistiky a bodový odhad

Úloha II.S... odhadnutelná

Mezní stavy konstrukcí a jejich porušov. Hru IV. Milan RůžR. zbynek.hruby.

Pravděpodobnost a matematická statistika

Základy teorie odhadu parametrů bodový odhad

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA. Neparametrické testy hypotéz čast 2

Statistika pro metrologii

PoznÁmky k přednášce

NMSA331 Matematická statistika 1

1 Tyto materiály byly vytvořeny za pomoci grantu FRVŠ číslo 1145/2004.

1 Základní pojmy a vlastnosti

Matematika I, část II

DERIVACE FUNKCÍ JEDNÉ REÁLNÉ PROM

MATICOVÉ HRY MATICOVÝCH HER

10. cvičení z PST. 5. prosince T = (n 1) S2 X. (n 1) s2 x σ 2 q χ 2 (n 1) (1 α 2 ). q χ 2 (n 1) 2. 2 x. (n 1) s. x = 1 6. x i = 457.

Iterační metody řešení soustav lineárních rovnic

Cvičení 6.: Výpočet střední hodnoty a rozptylu, bodové a intervalové odhady střední hodnoty a rozptylu

Kvantily. Problems on statistics.nb 1

EKONOMETRIE 9. přednáška Zobecněný lineární regresní model

1. Náhodný vektor (X, Y ) má diskrétní rozdělení s pravděpodobnostní funkcí p, kde. p(x, y) = a(x + y + 1), x, y {0, 1, 2}.

Pravděpodobnost a matematická statistika

Pravděpodobnost a matematická statistika

Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta. Pavel Pejřimovský. Katedra pravděpodobnosti a matematické statistiky

8 DALŠÍ SPOJITÁ ROZDĚLENÍ PRAVDĚPODOBNOSTI

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA. Náhodný vektor nezávislost, funkce náhodného vektoru

I. Exponenciální funkce Definice: Pro komplexní hodnoty z definujeme exponenciální funkci předpisem. z k k!. ( ) e z = k=0

Pravděpodobnost a matematická statistika

NEPARAMETRICKÉ METODY

Obsah. 1 Mocninné řady Definice a vlastnosti mocninných řad Rozvoj funkce do mocninné řady Aplikace mocninných řad...

Úloha III.S... limitní

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA. Bodové a intervalové odhady

Přijímací řízení akademický rok 2013/2014 NavMg. studium Kompletní znění testových otázek matematika a statistika

n=0 a n, n=0 a n = ±. n=0 n=0 a n diverguje k ±, a píšeme n=0 n=0 b n = t. Pak je konvergentní i řada n=0 (a n + b n ) = s + t. n=0 k a n a platí n=0

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

NMAF063 Matematika pro fyziky III Zkoušková písemná práce 17. ledna 2019

Testy homoskedasticity v lineárním modelu

P2: Statistické zpracování dat

Mocninné řady - sbírka příkladů

Testujeme hypotézu: proti alternativě. Jednoduché třídění:

i 1 n 1 výběrový rozptyl, pro libovolné, ale pevně dané x Roznačme n 1 Téma 6.: Základní pojmy matematické statistiky

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

Interval spolehlivosti pro podíl

NMAF061, ZS Zápočtová písemná práce VZOR 5. ledna e bx2 x 2 e x2. F (b) =

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Cvičení 6.: Bodové a intervalové odhady střední hodnoty, rozptylu a koeficientu korelace, test hypotézy o střední hodnotě při známém rozptylu

Abstrakt. Co jsou to komplexní čísla? K čemu se používají? Dá se s nimi dělat

Budeme pokračovat v nahrazování funkce f(x) v okolí bodu a polynomy, tj. hledat vhodné konstanty c n tak, aby bylo pro malá x a. = f (a), f(x) f(a)

ASYMPTOTICKÉ TESTY HYPOTÉZ V MODELECH S RUŠIVÝMI PARAMETRY

1 POPISNÁ STATISTIKA V PROGRAMU MS EXCEL

3. cvičení - LS 2017

Transkript:

4. B o d o v é o d h a d y p a r a m e t r ů Na základě hodot áhodého výběru z rozděleí určitého typu odhadujeme parametry tohoto rozděleí, tak aby co ejlépe odpovídaly hodotám výběru. Formulujme tudíž úlohu, ve které hledáme odhady ezámých parametrů rozděleí. 4.. Formulace úlohy. Předpokládáme, že je dá áhodý výběr X, X 2,..., X z rozděleí s hustotou fx, θ, θ 2,..., θ m ), či pravděpodobostí fukcí px, θ, θ 2,..., θ m ), kde θ = θ, θ 2,..., θ m ) jsou parametry rozděleí. Na základě hodot áhodého výběru odhadujeme parametry rozděleí tak, aby co ejlépe odpovídaly hodotám áhodého výběru. Odhad provádíme pomocí vhodě zvoleé fukce áhodého výběru, statistiky τ, která je odhadem parametrů θ či jejich fukce γθ). O takové úloze mluvíme jako o bodovém odhadu parametrů. Příklad: V případě ormálího rozděleí, kdy X i Nµ; σ 2 ), je θ = µ a θ 2 = σ 2. Pro expoeciálí rozděleí, kde X i ExpA; δ), je třeba θ = A + δ a θ 2 = δ, eboť je středí hodota rova A + δ a rozptyl je δ 2. 4.2. Testováí vhodosti a kvality odhadů.. Nestraost odhadů. Statistika τ je estraým odhadem fukce parametrů γθ), jestliže je Eτ) = γθ). Příklad: Je-li X, X 2,..., X áhodý výběr z rozděleí, pro které je EX i ) = µ, pak je statistika výběrový průměr τ = X = X i estraým odhadem středí hodoty µ. Je-li rozptyl DX i ) = σ 2, pak je statistika výběrový rozptyl estraým odhadem rozptylu σ 2. τ = S 2 = X i X) 2 Pozámka: Pro středí hodotu statistiky τ je ěkdy splěa slabší podmíka lim Eτ) = γθ). Takový odhad azýváme asymptoticky estraý. Příklad: Statistika τ = s 2 = X i X) 2 je asymptoticky estraým odhadem rozptylu σ 2, eboť je Es 2 ) = σ2. 2. Kozistetost odhadu. Statistika τ je kozistetím odhadem fukce parametrů γθ), jestliže platí lim P τ γθ) < ε) = 33

pro každé ε >. Pozámka: Z Čebyševovy erovosti vyplývá, že estraé odhady s koečým rozptylem jsou kozistetí. Je totiž Eτ) = γθ) a P τ γθ) < ε) Dτ) ε 2. Příklad: Je-li áhodý výběr výběrem z ormálího rozděleí Nµ; σ 2 ), pak pro výběrový průměr platí: Eτ) = EX) = µ a Dτ) = DX) = σ2. Je tedy výběrový průměr X estraým a kozistetím odhadem středí hodoty µ. Pro výběrový rozptyl S 2 je ES 2 ) = σ 2 a DS 2 ) = µ 4 ) 3)σ4, je tedy statistika S 2 estraým a kozistetím odhadem rozptylu σ 2. 3. Vydatost odhadu. Nestraý odhad τ fukce parametrů γθ), pro který je rozptyl Dτ) = E[τ γθ)) 2 ] miimálí, se azývá ejlepší estraý odhad. Metody hledáí bodových odhadů. 4.3. Metoda maximálí věrohodosti je založea a vlastostech sdružeé hustoty či pravděpodobostí fukce. Je-li X, X 2,..., X áhodý výběr z rozděleí s hustotou, či pravděpodobostí fukcí fx, θ, θ 2,..., θ m ), pak má áhodý vektor X, X 2,..., X ) sdružeou hustotu, či pravděpodobostí fukci fx, θ, θ 2,..., θ m ).fx 2, θ, θ 2,..., θ m )... fx, θ, θ 2,..., θ m ). Tuto fukci ozačujeme ) Lx, x 2,..., x, θ) a azýváme ji věrohodostí fukcí. Hodotu ˆθ, pro kterou je věrohodostí fukce maximálí, azýváme maximálě věrohodým odhadem parametrů θ. Protože má v řadě případů hustota expoeciálí průběh používáme místo věrohodostí fukce Lx, θ) její logaritmus. Maximálě věrohodý odhad ˆθ je řešeím soustavy věrohodostích rovic Lx, x 2,..., x, θ) θ k = l Lx, x 2,..., x, θ) θ k =, k m. 34

Odhadujeme-li fukci γθ), pak je jejím maximálě věrohodým odhadem fukce γˆθ). 4.4. Příklad: Normálí rozděleí. Pro ormálí rozděleí Nµ; σ 2 ) je hustota rova fx) = σ x µ) 2 2π e 2σ 2 a tedy věrohodostí fukce je rova Lx, x 2,..., x, µ, σ 2 ) = σ 2π) e Pro logaritmus věrohodostí fukce l L tedy platí: x i µ) 2 2σ 2 l Lx, x 2,..., x, µ, σ 2 ) = 2 l σ2 ) l 2π) 2σ 2 Potom je soustava věrohodostích rovic rova: l L µ = 2σ 2 x 2 i µ) ) =, x i µ) 2 Z prví rovice dostaeme l L σ 2 = 2σ 2 + 2σ 4 x i µ) 2 =. Po dosazeí do druhé rovice dostaeme i µ) = ˆµ = x X i = X. σ 2 = i µ) X 2 ˆσ 2 = X i X) 2. Všimeme si, že odhad středí hodoty µ je estraý a kozistetí odhad a odhad rozptylu σ 2 je asymptoticky estraý. 4.5. Příklad: Poissoovo rozděleí P oλ) má pravděpodobostí fukci pk) = λk k! e λ, k =,, 2,... a EX i ) = DX i ) = λ. Je tedy věrohodostí fukce rova a její logaritmus je rove Lk, k 2,..., k, λ) = λk +k 2 +...+k k!k 2!... k! e λ l Lk, k 2,..., k, λ) = λ + k + k 2 +... + k ) l λ l k!k 2!... k!). 35

Odtud dostaeme věrohodostí rovici l L λ = + λ k + k 2 +... + k ) = λ = k + k 2 +... + k ). Maximálě věrohodý odhad parametru λ je rove ˆλ = X i = X. Protože je EX) = λ a DX) = λ je získaý odhad estraý a kozistetí. 4.6. Příklad: Expoeciálí rozděleí Exp; δ) má hustotu fx) = δ e x δ, x >, pro které je EX i ) = δ. Věrohodostí fukce je rova a její logaritmus je rove Lx, x 2,..., x, δ) = δ δ e x i Odtud dostaeme věrohodostí rovici l Lx, x 2,..., x, δ) = l δ x i. δ l L δ Maximálě věrohodý odhad parametru δ je Teto odhad je estraý a kozistetí. = δ + x δ 2 i =. ˆδ = X i = X. 4.7. Příklad: Expoeciálí rozděleí ExpA; δ) má hustotu fx) = x A e δ, x > A, δ pro které je EX i ) = A + δ a DX i ) = δ. Věrohodostí fukce je rova a její logaritmus je rove Lx, x 2,..., x, A, δ) = δ δ e x i A) l Lx, x 2,..., x, A, δ) = l δ δ x i A). 36

Musí být X i A, i a tudíž fukce l L má maximálí hodotu pro  = mi{x, X 2,..., X }. Věrohodostí rovice pro parametr δ je l L δ = δ + x δ 2 i A) =. Maximálě věrohodý odhad parametru δ je ˆδ = X i Â) = X Â. Protože je EÂ) = A + δ eí teto odhad estraý, je vychýleý, asymptoticky estraý, ale je kozistetí. Dále je Eˆδ) = δ, tudíž je teto odhad rověž asymptoticky estraý. 4.8. Příklad: Rovoměré rozděleí v itervalu µ h, µ + h) má hustotu fx) = 2h, µ h < x < µ + h, kde EX i ) = µ a DX i ) = h2. Věrohodostí fukce je 3 a její logaritmus je rove Lx, x 2,..., x, µ, h) = 2h), µ h < x i < µ + h l Lx, x 2,..., x, µ, h) = l 2h) Tato fukce má maximálí hodotu pro miimálí volbu parametru h. Je tedy maximálě věrohodý odhad parametru h rove ĥ = 2 max{x i; i } mi{x i ; i }). Pro maximálě věrohodý odhad středí hodoty dostaeme ˆµ = 2 max{x i; i } + mi{x i ; i }). Z rozděleí uspořádaého výběru dostaeme, že Eĥ) = h + a Eˆµ) = µ. Odhad ˆµ je estraý, odhad ĥ je asymptoticky estraý a oba jsou kozistetí. 4.9. Metoda mometů je založea a rovosti výběrových mometů a mometů rozděleí. 37

Defiice: Je-li X, X 2,..., X áhodý výběr, pak defiujeme k-tý výběrový momet jako M k = Xi k, k a k-tý cetrálí výběrový momet jako i M k = X i X) k, k. Pokud má rozděleí, ze kterého provádíme áhodý výběr, parametry θ, θ 2,..., θ m, pak jejich odhad θ, θ 2,..., θ m určíme z rovic kde µ k jsou obecé momety rozděleí. M k = µ k, resp. M k = µ k, k m, Pozámka: Nejčastěji používáme prví dva momety, pro které platí: M = X i = X a M 2 = Xi 2. 4.. Příklad: Biomické rozděleí Bi, p) má středí hodotu EX i ) = p a rozptyl DX i ) = p p). Odhad parametru p určíme z rovice p = M = X i p = X 2 i = X. Protože je Ep ) =.p = p 2 a p p) Dp ) = 2 je odhad p estraý a kozistetí. Pro soubor dat z biomického rozděleí Bi3, ), které dostaeme jako počet hodů 6 s předepsaou hodotou bodů v serii 3 hodů. Pro odhad parametru p = =, 666 6 získáme odhady: = 3,57,77,7,33,23,6 = 6,7,78,5,4,87,75 = 9,73,8,47,47,8,7 4.. Příklad: Normálí rozděleí Nµ; σ 2 ). Pro ormálí rozděleí je EX i ) = µ, DX i ) = σ 2 a EXi 2 ) = σ 2 + µ 2. Odhady parametrů µ a σ 2 dostaeme z rovic µ = M = X, σ 2 + µ 2 = M 2 = Xi 2, tedy µ = X a σ 2 = Xi 2 X) 2. 38

Odhady jsou shodé s maximálě věrohodými odhady z odstavce 4.4. 4.2. Příklad: Expoeciálí rozděleí Exp, δ) má středí hodotu EX i ) = δ a tudíž odhad parametru δ získáme z rovice M = µ X i = X = δ, tedy odhadem parametru δ je hodota δ = X. I teto odhad je shodý s maximálě věrohodým odhadem ˆδ z odstavce 4.5. Pro soubor 4 dat z expoeciálího rozděleí Exp; δ) dostaeme odhad parametru δ : δ,5 2,5 2,5 ˆδ = δ,9,5 2,2,54 2,45 4.3. Příklad: Expoeciálí rozděleí ExpA, δ) Má středí hodotu EX i ) = A + δ a rozptyl DX i ) = δ 2. Odhady parametrů rozděleí získáme z rovic tedy jejichž řešeím dostaeme δ = X = A + δ, M = µ a M 2 = µ 2, Xi 2 = δ 2 + A + δ) 2, Xi 2 X) 2 a A = X Xi 2 X) 2. Všimeme si, že jsme získali jié odhady ež jsou maximálě věrohodé odhady z odstavce 4.5. Pro soubor 3 dat z expoeciálího rozděleí ExpA; δ) dostaeme odhad parametrů A a δ : A 2-3,5 δ,5 2 4 3 Â,7 2,7 -,89 3,,56 ˆδ,8,5,8 4,75 2,65 A,6 2,7 -,64 3,74,65 δ,7,52,54 4,2 2,56 4. 4. Příklad: Rovoměré rozděleí v itervalu µ h, µ + h) má středí hodotu EX i ) = µ a roztyl DX i ) = h2. Pro odhady parametrů µ a h dostaeme 3 rovice M = µ a M 2 = µ 2 + h2 3. 39

Jejich řešeím dostaeme pro odhady vyjádřeí µ = X a h = 3 Xi 2 X) ), 2 což jsou hodoty odlišé od maximálě věrohodých odhadů z odstavce 4.7. Pro soubor 3 dat z rovoměrého rozděleí dostaeme z uvedeých vzorců odhady parametrů µ a h ve tvaru µ,5,25 2,2,5,95 4,525 h,5,25,2 3,5,85 4,425 ˆµ,59,28 2,22,43,94 4,75 ĥ,465,22,3 3,2,69 4,2 µ,337,66 2,356,36 2,3 4,546 h 4.5 Příklad: Poissoovo rozděleí P oλ) má středí hodotu EX) = λ a tedy pro parametr λ dostaeme rovici Je tedy odhad získaý metodou mometů M = µ X i = X = λ. λ = ˆλ = X shodý s maximálě věrohodým odhadem. Jedá se tudíž o estraý a kozistetí odhad. Pro soubor 4 dat s rozděleí P oλ) dostaeme odhad: λ 2 3 4, 5 λ = ˆλ, 875 2, 8 3, 9, 675 Některá další rozděleí 4.6. Příklad: Rayleighovo rozděleí má áhodá veličia Z = X 2 + Y 2, kde áhodé veličiy X a Y jsou ezávislé a mají ormálí rozděleí N; σ 2 ). Náhodý vektor X, Y ) má rozděleí pravděpodobosti určeé sdružeou hustotou fx, y) = e x 2 +y 2 2πσ 2 2σ 2. Potom pro distribučí fukci G áhodé veličiy Z je pro z : Gz) = P Z z) = P X 2 + Y 2 z) = P X 2 + Y 2 z 2 ) = = x 2 +y 2 z 2 2πσ 2 e x 2 +y 2 2σ 2 dxdy = = [ e ρ2 2σ 2 ] z 2πσ 2 2π z = e z2 2σ 2. ) ρe ρ2 2σ 2 dρ dϕ = 4

Pro hustotu g áhodé veličiy Z dostaeme: z 2 z 2 2σ 2 e gz) = G z) = z z2 e 2σ σ2 2, z >. Pro středí hodotu a rozptyl áhodé veličiy, která má Rayleighovo rozděleí dostaeme: EZ) = 2σ 2 dz = z). z ) dz = z) e z2 2σ 2 dz = EZ 2 ) = Je tedy = = [ z e z2 2σ 2 ] z 3 z 2 2σ 2 e 2σ 2 dz = [ z 2 e z2 2σ 2 ] + + z 2 ). ) z 2 2σ 2 e 2σ 2 e z2 2σ 2 dz = + 2 σ 2π = σ π 2 ; z ) z 2 2σ 2 e 2σ 2 2ze z2 2σ 2 dz = + dz = [ 2σ 2 e z2 2σ 2 ] DZ) = EZ 2 ) EZ)) 2 = 2σ 2 σ 2 π 2 = σ2 4 π 2 Pro kvatily z p Rayleighova rozděleí dostaeme podmíku: Gz p ) = p e z 2 p 2σ 2 = p e z 2 p 2σ 2 z 2 ) = 2σ 2.. = σ 2, 4292. = p z p = σ 2 l p). e z2 2σ 2 ) dz = Pro mediá z,5 dostaeme po dosazeí p =, 5 hodotu z,5 = σ 2 l 2. = σ, 774. Pro modus ẑ dostaeme z derivace hustoty rovoci ) g z) = e z2 2σ 2 σ z2 = z 2 = σ 2 ẑ = σ. 2 σ 2 Maximálě věrohodý odhad parametru σ dostaeme z věrohodostí rovice. Pro věrohodostí fukci dostaeme vyjádřeí Lx, x 2,..., x ; σ 2 ) = x x 2... x σ 2 Odtud dostaeme, že e 2σ 2 x 2 i, x i >, i. l Lx, x 2,..., x ; σ 2 ) = l x x 2... x ) l σ 2 2σ 2 x 2 i. Odtud dostaeme derivováím rovici pro maximálě věrohodý odhad d dσ Lx, x 2 2,..., x ; σ 2 ) = σ + 2 2σ 4 x 2 i = σ 2 = 2 x 2 i. 4

Je tedy ˆσ 2 = 2 Xi 2 maximálě věrohodým odhadem parametru σ 2 v Rayleighově rozděleí. Pro středí hodotu odhadu dostaeme: E ˆσ 2 ) = 2 E X 2 i ) = σ 2, je tedy odhad estraý. Obdobě jako při výpočtu rozptylu dostaeme, že DZ 2 ) = 4σ 4. Pro rozptyl odhadu dostaeme, že D ˆσ 2 ) = 4 2 D X 2 i ) = σ4. Protože je σ4 pro je teto odhad kozistetí. Metodou mometů dostaeme poěkud odlišý odhad ež je maximálě věrohodý odhad ˆσ. Z rovice π µ = M σ 2 = X dostaeme odhad parametru σ ve tvaru σ = 2 π X, který je odlišý od odhadu ˆσ. Protože je Eσ ) = 2 EX) = 2 π σ = σ, je získaý π π 2 odhad estraým odhadem parametru σ. Dále je Dσ ) = 2 DX π i) = 2 4 π σ π 2 pro, je tedy získaý odhad kozistetí. Jestliže použijeme rovosti mometů druhého řádu, dostaeme pro odhad parametru σ rovici M 2 = µ 2 Xi 2 = 2σ 2 σ 2 = Xi 2. 2 To je ovšem hodota, která je shodá s maximálě věrohodým odhadem. Pro soubor 3 hodot geerovaých pomocí kvatilů Rayleighova rozděleí dostaeme odhady parmetru σ : σ σ ˆσ 2 ˆσ,7,38,67,2,28,639,28 2 2,8 4,297 2,7 2,,9 4,83 2,7 3 2,85 9,7 3, 5 5,42 26,6 5,6 5,2 4,98 24,72 4,97 8 7,46 39,7 7,6 42

4.7. Příklad: Geometrické rozděleí má áhodá veličia X, která je dáa jako počet pokusů, které musíme provést, aby astal áhodý jev A, kde P A) = p, < p <. Náhodá veličia X má diskrétí rozděleí a její pravděpodobostí fukce p je dáa vztahem pk) = p p) k, k N. Pro základí číselé charakteristiky je: EX) = k= kp p) k = p = p k= ) ) p) k p = p = p) ) p = p p = 2 p ; EX 2 ) = k 2 p p) k = [kk ) + k]p p) k = kk )p p) k + k= k= k=2 kp p) k = p p) ) ) p) k p) 2 + = p p) = k= k=2 p p) ) = p p) p 2 + p + p = p p) 2 p + 3 p = 2 p 2 p ; DX) = EX 2 ) EX)) 2 = 2 p 2 p p 2 = p 2 p = p ) p. Je-li X, X 2,..., X ) áhodý výběr z geometrického rozděleí, pak pro výběrový úhr X a výběrový průměr X platí: E X) = p, EX) = p, D X) = p ) p, DX) = ) p p. Pro výpočet maximálě věrohodého odhadu použijeme věrohodostí fukce Lx, x 2,..., x ; p) = p p) x +x 2 +...+x, x i N, i. Odtud dostaeme, že l Lx, x 2,..., x ; p) = l p + x + x 2 +... + x ) l p) a tudíž d dp l Lx, x 2,..., x ; p) = p x + x 2 +... + x ) p = Je tedy hodota X p = p p = ñ X = X. ˆp = X maximálě věrohodým odhadem parametru p z geometrického rozděleí. 43

Metodou mometů dostaeme z rovice µ = M p = X odhad parametru p ve tvaru p = X, který je shodý s maximálě věrohodým odhadem ˆp. Pro soubory dat, které dostaeme jako počet hodů hrací kostkou dokud epade šestka, kde p = =, 6666 dostaeme tyto odhady: 6 = X 6 4,5 4,9 6,9 7,4 4,8 ˆp = p,67,222,24,45,35,28 = 2 X 5,5 5,65 5,2 5,65 7,95 6,5 ˆp = p,94,77,92,77,26,54 = 3 X 5,3 6,7 5,5 5,7 5,4 6,7 ˆp = p,95,62,82,97,85,65 4.8. Příklad: Rozděleí Γ je rozděleí, které je zobecěím expoeciálího rozděleí. Má dva parametry m > a δ >, které ozačujeme symbolem Γm, δ) a má hustotu fx) = xm δ m Γm) e δ, x >. Pro m = je rozděleí Γ, δ) expoeciálí rozděleí Exp; δ). Jsou-li áhodé veličiy X i, i m ezávislé a mají-li expoeciálí rozděleí Exp; δ), pak má výběrový úhr X = m X i rozděleí Γm; δ). Pro číselé charakteristiky takového rozděleí dostaeme: x m x x = tδ EX) = δ m Γm) e δ dx = dx = δdt = x δ t m e t dt = Γm) = δ δmγm) Γm + ) = = mδ; Γm) Γm) EX 2 x m+ x x = tδ ) = δ m Γm) e δ dx = dx = δdt = δ2 t m+ e t dt = Γm) = δ2 Γm) Γm + 2) = δ2 mm + )Γm) Γm) = mm + )δ 2 ; DX) = EX 2 ) EX)) 2 = mm + )δ 2 m 2 δ 2 = mδ 2. Maximálě věrohodé odhady parametrů m a δ dostaeme pomocí věrohodostí fukce Lx, x 2,..., x ; m, δ) = x x 2... x ) m e x δ i, δ m Γm)) xi >, i. 44

Pro její logaritmus dostaeme vyjádřeí l Lx, x 2,..., x ; m, δ) = m ) l x x 2... x ) m l δ l Γm) δ Pro hodoty maximálě věrohodých odhadů dostaeme soustavu rovic x i. l L δ = m δ + x δ 2 i = l L m = Z prví rovice dostaeme vztah d l Γm) l x i l δ dm ) δ = m x i = X m =. a druhou rovici upravíme pomocí vztahu l δ = l X l m a dostaeme rovici ) d l Γm) dm l m = l x i l X. Tuto rovici musíme řešit umericky a hodoty levé stray rovice jsou pro ěkteré celočíselé hodoty parametru m tabelováy. Tyto hodoty můžeme použít jako výchozí iteraci pro řešeí rovice ). Jestliže ozačíme ˆm maximálě věrohodý odhad parametru m, který je řešeím rovice ), pak z rovice ) dostaeme maximálě věrohodý odhad parametru δ ve tvaru ˆδ = Xˆm. Metodou mometů dostaeme pro odhady parametrů m a δ rovice tedy vztahy µ = M a µ 2 = M 2, ) mδ = X a mm + )δ 2 = Xi 2. Odtud plye, že m 2 δ 2 = X) 2 a po dosazeí do druhé z rovic ) dostaeme vztah mδ 2 = Xi 2 X) 2. Jestliže tuto rovici vydělíme prví rovicí z ), pak dostaeme pro odhad parametru m vzorec X δ i 2 X) 2 =. X 45

Dosazeím do prví z rovic ) dostaeme odhad parametru m ve tvaru m = X δ = X) 2. Xi 2 X) 2 4.9. Příklad: Weibullovo rozděleí má áhodá veličia X, která má hustotu rozděleí pravděpodobosti dáu vztahem fx) = cxc δ c e x δ ) c, x >, kde c > a δ >. Pro c = je rozděleí expoeciálím rozděleím Exp; δ). Toto rozděleí dostaeme z expoeciálího rozděleí trasformací x ) c x δ. Jedá se o tzv. Boxovu-Coxovu trasformaci, která pro vhodé hodoty parametrů c a δ převadí rozděleí a rozděleí, které má přibližě ormálí rozděleí. Pro číselé charakteristiky tohoto rozděleí dostaeme: EX) = EX 2 ) = cx c+ cx c δ c e x δ ) c dx = x δ ) c = t, dx = δ c t c dt x = δt c = δγ + ) ; c e ) c x δ c δ ) c x dx = δ = t, dx = δ t c dt c x = δt c = δ 2 Γ + 2 ) ; c DX) = δ [Γ 2 + 2 ) Γ 2 + )]. c c = δ t c e t dt = = δ2 t 2 c e t dt = Maximálě věrohodé odhady parametrů c a δ dostaeme pomocí věrohodostí fukce Lx, x 2,..., x ; c, δ) = c δ x x c 2... x ) c e δ c Z jejího logaritmu x c i, x i >, i. l Lx, x 2,..., x ; c, δ) = l c c l δ + c ) l x i δ c x c i dostaeme derivováím soustavu věrohodostích rovic ve tvaru ) l L δ = c δ + c δ c+ x c i =, 46

) l L c = c l δ + l x i + δ c Z rovice ) dostaeme pro hodotu δ vztah x c i δ c x c i l x i =. ) δ c = x c i δ = x c i ) c. Z rovice ) dostaeme vztah c = l x i + l δ δ c ) x c i + δ c Po dosazeí ze vztahu ) dostaeme pro parametr c rovici x c i l x i. ) c = x c i l x i x c i l x i. Tuto rovici řešíme umericky a získáme maximálě věrohodý odhad ĉ. Dosazeím do rovice ) dostaeme maximálě věrohodý odhad ˆδ parametru δ. Metodou momemtů dostaeme pro odhady parametrů c a δ z rovic vztahy ) µ = M a µ 2 = M 2 δγ + ) = X a δ 2 Γ + 2 ) = c c Xi 2. Jestliže vydělíme druhou z rovic ) umocěou prví rovicí ) dostaeme pro odhad parametru c rovici Γ + 2 c ) Γ 2 + c ) = Xi 2, X) 2 kterou musíme řešit umericky. Z jejího řešeí c určíme hodotu odhadu parametru δ třeba z prví rovice ) ve tvaru δ = X Γ + c 2 ). 47