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統計・用語・点推定
推定量を何度も繰り返し計算したときの「平均的なズレ」がゼロであることです。1回の標本では真の値からズレることがあっても、長期的に見れば偏りなく真の値の周りに散らばる推定量です。
推定量を選ぶときの基本的な良さの基準の一つです。不偏性だけでなく分散の小ささ(有効性)も合わせて評価するのが実務的です。
真の値θに分布の中心が一致する推定量(不偏、実線)と、中心がズレている推定量(偏りあり、破線)の比較。
期待値が真値に等しい推定量。標本分散は で割ると不偏になる。
推定量 が不偏であるとは、(真の値)が常に成り立つことです。偏り(バイアス)は
不偏性の定義
。
バイアス
n=5の標本で のとき、母分散の不偏推定量は
n=6の標本で偏差二乗和が50のとき、母分散の不偏推定量u²は?
推定量θ̂が不偏であるとはどういう意味か?
標本分散をnで割った場合、母分散と比べてどうなるか?
代表例が不偏分散です。標本平均からの偏差の二乗和を単純に で割った標本分散 は母分散を少し過小評価してしまいます(標本平均自体がデータから推定された値であるため、自由度が1つ減るのが原因)。これを補正するため、 で割った が母分散σ²の不偏推定量として使われます。
不偏性は「良い推定量」の必要条件ではありません。実務では、不偏性に加えて分散の小ささ(有効性)や一致性(標本数を増やすと真の値に収束する性質)も合わせて評価します。最尤推定量(MLE)は不偏とは限りませんが、一致性をもち漸近的に効率的という別の強みがあります。
不偏分散はn-1で割る
がσ²の不偏推定量。nで割ると過小評価になる(自由度の補正)。
不偏性は唯一の基準ではない
分散の小ささ(有効性)・一致性も重要で、不偏性だけでは推定量の良さを決められない。
不偏推定量の線形和
不偏推定量どうしの線形結合(重みの合計が1)も不偏になる。
順序統計量による不偏推定量の構成
からの標本で、、、を不偏推定量にする定数は、順序統計量の期待値から逆算して、、となる(2019年度問題1(6))。