Question

Difficulty: HardTahmin Edicilerin Özellikleri: Tutarlılık (Consistency)

Ortalaması μ\mu ve varyansı σ2\sigma^2 (0<σ2<∞0 < \sigma^2 < \infty) olan bir kitleye ait X1,X2,…,XnX_1, X_2, \dots, X_n rastgele örneklemi çekilmiştir. Kitle ortalaması μ\mu'yü tahmin etmek amacıyla aşağıdaki üç nokta tahmin edicisi tanımlanmıştır:

T1=Xˉ=1n∑i=1nXiT_1 = \bar{X} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} X_i
T2=X1T_2 = X_1
T3=1n+2∑i=1nXiT_3 = \frac{1}{n+2} \sum_{i=1}^{n} X_i

Bu tahmin edicilerin yansızlık (unbiasedness) ve tutarlılık (consistency) özellikleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

  1. A
    T2T_2 yansız bir tahmin edici olduğu için aynı zamanda tutarlıdır, T3T_3 ise yanlı olduğu için tutarsızdır.
  2. B
    T3T_3'ün varyansı örneklem çapı (nn) arttıkça küçülmediği için T3T_3 tutarsız bir tahmin edicidir.
  3. T2T_2 yansız olmasına rağmen varyansı n→∞n \to \infty için sıfıra gitmediğinden tutarsızdır; T3T_3 ise yanlı olmasına karşın tutarlı bir tahmin edicidir.Answer
  4. D
    T1T_1 ve T2T_2'nin her ikisi de yansız tahmin ediciler oldukları için asimptotik olarak Hata Kareler Ortalamaları (MSE) sıfıra yakınsar.
  5. E
    T3T_3'ün Hata Kareler Ortalaması (MSE) hesaplandığında, yan miktarının karesi n→∞n \to \infty iken sıfıra yakınsamadığı için T3T_3 tutarsızdır.

Answer

T2T_2 yansız olmasına rağmen varyansı n→∞n \to \infty için sıfıra gitmediğinden tutarsızdır; T3T_3 ise yanlı olmasına karşın tutarlı bir tahmin edicidir.
Tutarlılık için yeter koşul, tahmin edicinin Hata Kareler Ortalamasının (MSE) nn sonsuza giderken sıfıra yakınsamasıdır. T2T_2 tahmin edicisi yansızdır (Bias=0Bias=0) fakat varyansı σ2\sigma^2 olup nn'den bağımsızdır. Bu nedenle MSE'si sıfıra gitmez ve tutarsızdır. Öte yandan T3T_3 tahmin edicisi yanlıdır (yan miktarı −2μn+2\frac{-2\mu}{n+2}), ancak hem varyansı hem de yan miktarının karesi n→∞n \to \infty iken sıfıra yakınsadığı için MSE sıfıra gider. Bu durum onu asimptotik yansız ve tutarlı yapar. Böylece yansızlığın tutarlılık için gerekli veya yeterli bir koşul olmadığını açıkça görürüz.

Step-by-Step Solution

1
Tahmin edicilerin beklenen değerlerini bularak yansızlık durumlarını incelemek.
E(T1)=μE(T_1) = \mu (yansız), E(T2)=E(X1)=μE(T_2) = E(X_1) = \mu (yansız), E(T3)=nn+2μE(T_3) = \frac{n}{n+2}\mu (yanlı).
Tutarlılık analizinde kullanılacak Hata Kareler Ortalaması (MSE) hesabı için yan miktarlarını (Bias) belirlemek.
2
Tahmin edicilerin varyanslarını hesaplamak.
Var(T1)=σ2nVar(T_1) = \frac{\sigma^2}{n}, Var(T2)=σ2Var(T_2) = \sigma^2, Var(T3)=nσ2(n+2)2Var(T_3) = \frac{n\sigma^2}{(n+2)^2}.
MSE formülündeki (MSE=Varyans+Yan2MSE = Varyans + Yan^2) varyans bileşenini elde etmek.
3
n→∞n \to \infty iken MSE limitlerini alarak tutarlılıklarını değerlendirmek.
lim⁡n→∞MSE(T1)=0\lim_{n \to \infty} MSE(T_1) = 0 (tutarlı), lim⁡n→∞MSE(T2)=σ2≠0\lim_{n \to \infty} MSE(T_2) = \sigma^2 \neq 0 (tutarsız), lim⁡n→∞MSE(T3)=lim⁡n→∞(nσ2+4μ2(n+2)2)=0\lim_{n \to \infty} MSE(T_3) = \lim_{n \to \infty} \left( \frac{n\sigma^2 + 4\mu^2}{(n+2)^2} \right) = 0 (tutarlı).
Tutarlılık için yeter koşul olan MSE'nin asimptotik olarak sıfıra gitme prensibini uygulamak.

Key Concept

Yansızlık ve Tutarlılık Arasındaki İlişki
Rate this question