千葉大学 理学研究科 基盤理学専攻 数学・情報数理学コース 2016年8月実施 専門 B9
Author
祭音Myyura (co-authored with GPT 6 Astra)
Description
X1,…,Xn は独立に平均 μ、分散 σ2>0 の分布 D に従い、n≥2 とする。
X=n1i=1∑nXi,S2=n−11i=1∑n(Xi−X)2.
(1) E[X2] を求めよ。
(2) S2 が σ2 の不偏推定量であることを示せ。
(3) D=N(μ,σ2) の場合、自然数 k に対して E[(X−μ)k] を求めよ。
题目描述
设独立同分布样本的均值为 μ、方差为 σ2>0,n≥2,样本均值为 X,无偏样本方差为 S2=(n−1)−1∑i(Xi−X)2。
(1) 求 E[X2]。
(2) 证明 E[S2]=σ2。
(3) 若总体正态,求样本均值的任意阶中心矩。
Kai
(1)
独立性より EX=μ、VarX=σ2/n。従って
E[X2]=μ2+nσ2.
(2)
恒等式
i∑(Xi−X)2=i∑(Xi−μ)2−n(X−μ)2
の期待値を取ると
(n−1)E[S2]=nσ2−nnσ2=(n−1)σ2.
従って E[S2]=σ2。
(3)
Z=n(X−μ)/σ∼N(0,1)。対称性から奇数次モーメントは零である。偶数次は標準正規密度 ϕ に対する ϕ′(z)=−zϕ(z) と部分積分により
E[Z2m]=(2m−1)E[Z2m−2]=(2m−1)!!.
従って
E[(X−μ)k]=⎩⎨⎧0(2m−1)!!(nσ2)mk が奇数,k=2m.