Question

Difficulty: MediumNeyman-Pearson Lemması

Bir sinyal işleme uzmanı, radar sisteminden elde edilen gürültü genliklerinin x>0x > 0 ve θ>0\theta > 0 olmak üzere aşağıdaki olasılık yoğunluk fonksiyonuna sahip Rayleigh dağılımına uygun olduğunu değerlendirmektedir:

f(x;θ)=xθ2ex22θ2f(x; \theta) = \frac{x}{\theta^2} e^{-\frac{x^2}{2\theta^2}}

nn birimlik bir rastgele örneklem X1,X2,,XnX_1, X_2, \dots, X_n kullanılarak H0:θ=θ0H_0: \theta = \theta_0 yokluk hipotezine karşı H1:θ=θ1H_1: \theta = \theta_1 (burada θ1>θ0\theta_1 > \theta_0 dır) alternatif hipotezini test etmek için Neyman-Pearson Lemması'na göre elde edilen en güçlü (MP) testin red bölgesi aşağıdakilerden hangisidir?

  1. i=1nxi2c\sum_{i=1}^n x_i^2 \geq cAnswer
  2. B
    i=1nxi2c\sum_{i=1}^n x_i^2 \leq c
  3. C
    i=1nxic\sum_{i=1}^n x_i \geq c
  4. D
    i=1nxic\prod_{i=1}^n x_i \leq c
  5. E
    i=1nln(xi)c\sum_{i=1}^n \ln(x_i) \geq c

Answer

En güçlü (MP) testin red bölgesi i=1nxi2c\sum_{i=1}^n x_i^2 \geq c şeklindedir.
Neyman-Pearson Lemması uyarınca, olabilirlik oranı L(θ0)L(θ1)\frac{L(\theta_0)}{L(\theta_1)} hesaplandığında, üstel terimde xi2\sum x_i^2 ifadesinin katsayısı 12(1θ021θ12)-\frac{1}{2}(\frac{1}{\theta_0^2} - \frac{1}{\theta_1^2}) olarak bulunur. θ1>θ0\theta_1 > \theta_0 olduğunda 1θ02>1θ12\frac{1}{\theta_0^2} > \frac{1}{\theta_1^2} olur, dolayısıyla parantez içi pozitif, katsayının tamamı ise negatiftir. Bu negatif katsayı nedeniyle eşitsizlik yön değiştirir ve red bölgesi 'büyüktür' formuna (c \geq c ) dönüşür.

Step-by-Step Solution

1
Rayleigh dağılımı için nn birimlik örneklemin olabilirlik fonksiyonunu yazın.
L(θ)=i=1nxiθ2nexp(i=1nxi22θ2)L(\theta) = \frac{\prod_{i=1}^n x_i}{\theta^{2n}} \exp\left(-\frac{\sum_{i=1}^n x_i^2}{2\theta^2}\right)
Neyman-Pearson testi, H0H_0 ve H1H_1 altındaki olabilirlik fonksiyonlarının oranına dayanır.
2
Olabilirlik oranını Λ=L(θ0)L(θ1)k\Lambda = \frac{L(\theta_0)}{L(\theta_1)} \leq k olarak kurun.
θ12nθ02nexp(xi22[1θ021θ12])k\frac{\theta_1^{2n}}{\theta_0^{2n}} \exp\left( -\frac{\sum x_i^2}{2} [\frac{1}{\theta_0^2} - \frac{1}{\theta_1^2}] \right) \leq k
En güçlü testin kritik bölgesi bu oran üzerinden tanımlanır.
3
Sabitleri sağ tarafa toplayın ve logaritma alarak test istatistiğini yalnız bırakın.
12(1θ021θ12)xi2ln(k)-\frac{1}{2} (\frac{1}{\theta_0^2} - \frac{1}{\theta_1^2}) \sum x_i^2 \leq \ln(k')
Üstel ifadeden kurtulmak ve sadece gözlemlere bağlı olan kısmı bulmak için logaritma kullanılır.
4
θ1>θ0\theta_1 > \theta_0 bilgisini kullanarak katsayının işaretini kontrol edin ve eşitsizliği düzenleyin.
xi2c\sum x_i^2 \geq c (çünkü 12(1θ021θ12)-\frac{1}{2}(\frac{1}{\theta_0^2} - \frac{1}{\theta_1^2}) değeri negatiftir).
Negatif bir sayıya bölmek eşitsizliğin yönünü değiştirir.

Key Concept

Neyman-Pearson Lemması ve Olabilirlik Oranı Testi

Alternative Method

Alternatif olarak, Rayleigh dağılımının Y=X2Y = X^2 dönüşümü ile üstel dağılıma (λ=1/2θ2\lambda = 1/2\theta^2) dönüştüğü hatırlanabilir. Üstel dağılımda λ\lambda parametresi için MP testinin yönü biliniyorsa, oradan da sonuca gidilebilir.
Estimated Time:2m 30s
Rate this question