Soru

Zorluk: OrtaEtkinlik (Efficiency) ve Göreli Etkinlik

Bir fabrikada rastgele seçilen 3 günlük hatalı ürün sayıları X1,X2X_1, X_2 ve X3X_3 olup, bu rastgele değişkenler birbirinden bağımsız ve λ\lambda parametreli Poisson dağılımına sahiptir. λ\lambda parametresini tahmin etmek için aşağıdaki iki yansız tahmin edici önerilmiştir:

T1=X1+X2+X33T_1 = \frac{X_1 + X_2 + X_3}{3}
T2=X1+2X2+X34T_2 = \frac{X_1 + 2X_2 + X_3}{4}

Buna göre, T1T_1 tahmin edicisinin Cramer-Rao alt sınırına göre mutlak etkinliği (e(T1)e(T_1)) ve T1T_1'in T2T_2'ye göre göreli etkinliği (RE(T1,T2)RE(T_1, T_2)) sırasıyla aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?

*(Not: Göreli etkinlik hesaplamasında RE(T1,T2)=Var(T2)Var(T1)RE(T_1, T_2) = \frac{Var(T_2)}{Var(T_1)} eşitliğini kullanınız.)*

  1. e(T1)=1;RE(T1,T2)=98e(T_1) = 1 \quad ; \quad RE(T_1, T_2) = \frac{9}{8}Cevap
  2. B
    e(T1)=1;RE(T1,T2)=89e(T_1) = 1 \quad ; \quad RE(T_1, T_2) = \frac{8}{9}
  3. C
    e(T1)=1;RE(T1,T2)=34e(T_1) = 1 \quad ; \quad RE(T_1, T_2) = \frac{3}{4}
  4. D
    e(T1)=λ3;RE(T1,T2)=98e(T_1) = \frac{\lambda}{3} \quad ; \quad RE(T_1, T_2) = \frac{9}{8}
  5. E
    e(T1)=89;RE(T1,T2)=89e(T_1) = \frac{8}{9} \quad ; \quad RE(T_1, T_2) = \frac{8}{9}

Cevap

Mutlak etkinlik e(T1)=1e(T_1) = 1 ve göreli etkinlik RE(T1,T2)=98RE(T_1, T_2) = \frac{9}{8} değerlerini içeren seçenektir.
Poisson dağılımı için örneklem ortalaması (T1T_1) tam etkin bir tahmin edicidir, Cramer-Rao alt sınırı ile aynı varyansa (λ/3\lambda/3) sahiptir; bu yüzden mutlak etkinliği 1'dir. T2T_2 tahmin edicisinin varyansı 3λ8\frac{3\lambda}{8} olduğundan, T1T_1'in T2T_2'ye göre göreli etkinliği 3λ/8λ/3=98\frac{3\lambda/8}{\lambda/3} = \frac{9}{8} olmaktadır.

Adım Adım Çözüm

1
XPoisson(λ)X \sim Poisson(\lambda) için E(X)=λE(X) = \lambda ve Var(X)=λVar(X) = \lambda olduğunu belirleyerek tahmin edicilerin varyanslarını hesaplayın.
Var(T1)=19(Var(X1)+Var(X2)+Var(X3))=3λ9=λ3Var(T_1) = \frac{1}{9}(Var(X_1) + Var(X_2) + Var(X_3)) = \frac{3\lambda}{9} = \frac{\lambda}{3}.
Var(T2)=116(Var(X1)+22Var(X2)+Var(X3))=λ+4λ+λ16=6λ16=3λ8Var(T_2) = \frac{1}{16}(Var(X_1) + 2^2 Var(X_2) + Var(X_3)) = \frac{\lambda + 4\lambda + \lambda}{16} = \frac{6\lambda}{16} = \frac{3\lambda}{8}.
Etkinlik hesaplamaları doğrudan tahmin edicilerin varyanslarına dayanmaktadır.
2
Poisson dağılımı için n=3n=3 birimlik örneklemde Cramer-Rao alt sınırını (CRLB) hesaplayın.
Tek bir gözlem için Fisher Bilgisi I(λ)=1λI(\lambda) = \frac{1}{\lambda}'dır. n=3n=3 için In(λ)=3λI_n(\lambda) = \frac{3}{\lambda} olur. Cramer-Rao Alt Sınırı = 1In(λ)=λ3\frac{1}{I_n(\lambda)} = \frac{\lambda}{3}.
Mutlak etkinlik, Cramer-Rao alt sınırının tahmin edicinin varyansına oranı ile bulunur.
3
T1T_1'in mutlak etkinliğini (e(T1)e(T_1)) bulun.
e(T1)=CRLBVar(T1)=λ/3λ/3=1e(T_1) = \frac{CRLB}{Var(T_1)} = \frac{\lambda/3}{\lambda/3} = 1. (T1T_1 en etkin tahmin edicidir).
Mutlak etkinlik formülünün uygulanması gerekmektedir.
4
T1T_1'in T2T_2'ye göre göreli etkinliğini (RE(T1,T2)RE(T_1, T_2)) hesaplayın.
RE(T1,T2)=Var(T2)Var(T1)=3λ/8λ/3=38×31=98RE(T_1, T_2) = \frac{Var(T_2)}{Var(T_1)} = \frac{3\lambda / 8}{\lambda / 3} = \frac{3}{8} \times \frac{3}{1} = \frac{9}{8}.
Göreli etkinlik soruda verilen kurala uygun olarak varyansların oranıyla elde edilir.

Anahtar Kavram

Tahmin Edicilerin Etkinliği ve Varyans Karşılaştırması
Bu soruyu puanla