Add complete theory for exercise 1
This commit is contained in:
@@ -80,6 +80,20 @@
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
\newlength{\depthofprodsign}
|
||||||
|
\setlength{\depthofprodsign}{\depthof{$\prod$}}
|
||||||
|
\newlength{\totalheightofprodsign}
|
||||||
|
\newcommand{\nprod}[1][1.4]{
|
||||||
|
\mathop{
|
||||||
|
\raisebox
|
||||||
|
{-#1\depthofprodsign+1\depthofprodsign}
|
||||||
|
{\scalebox
|
||||||
|
{#1}
|
||||||
|
{$\displaystyle\prod$}%
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
% \tikzstyle{every node}=[font=\small]
|
% \tikzstyle{every node}=[font=\small]
|
||||||
% \captionsetup[sub]{font=small}
|
% \captionsetup[sub]{font=small}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -122,7 +136,8 @@
|
|||||||
\begin{itemize}
|
\begin{itemize}
|
||||||
\item Einfache Stichprobe
|
\item Einfache Stichprobe
|
||||||
\begin{gather*}
|
\begin{gather*}
|
||||||
X_1, \ldots, X_N \hspace{2mm}\overbrace{\text{unabhäng und haben
|
X_1, \ldots, X_N
|
||||||
|
\hspace{2mm}\overbrace{\text{unabhängig und haben
|
||||||
dieselbe Verteilung}}^{\text{``iid.''}}
|
dieselbe Verteilung}}^{\text{``iid.''}}
|
||||||
\hspace*{5mm} \rightarrow\hspace*{5mm}
|
\hspace*{5mm} \rightarrow\hspace*{5mm}
|
||||||
\bm{X} :=
|
\bm{X} :=
|
||||||
@@ -157,7 +172,7 @@
|
|||||||
X_1 \\
|
X_1 \\
|
||||||
\vdots \\
|
\vdots \\
|
||||||
X_N
|
X_N
|
||||||
\end{pmatrix}\sim f_{\bm{X}}$
|
\end{pmatrix}\sim P_{\bm{X}}$
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
\node[right=of model] (x) {
|
\node[right=of model] (x) {
|
||||||
@@ -246,7 +261,7 @@
|
|||||||
X_1 \\
|
X_1 \\
|
||||||
\vdots \\
|
\vdots \\
|
||||||
X_N
|
X_N
|
||||||
\end{pmatrix}\sim f_{\bm{X}}$
|
\end{pmatrix}\sim P_{\bm{X}}$
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
\draw[
|
\draw[
|
||||||
@@ -266,7 +281,7 @@
|
|||||||
\end{frame}
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
\begin{frame}
|
\begin{frame}
|
||||||
\frametitle{Punktschätzer I}
|
\frametitle{Punktschätzer}
|
||||||
|
|
||||||
\vspace*{-10mm}
|
\vspace*{-10mm}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -276,6 +291,113 @@
|
|||||||
\begin{figure}[H]
|
\begin{figure}[H]
|
||||||
\centering
|
\centering
|
||||||
|
|
||||||
|
\only<1>{
|
||||||
|
\begin{tikzpicture}
|
||||||
|
\node[
|
||||||
|
rectangle,
|
||||||
|
densely dashed,
|
||||||
|
draw,
|
||||||
|
inner sep=5mm,
|
||||||
|
] (x) {
|
||||||
|
$
|
||||||
|
\bm{x} =
|
||||||
|
\begin{pmatrix}
|
||||||
|
26{,}2 \\
|
||||||
|
27{,}8 \\
|
||||||
|
25{,}7 \\
|
||||||
|
\vdots
|
||||||
|
\end{pmatrix}
|
||||||
|
$
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[
|
||||||
|
draw opacity=0,
|
||||||
|
fill opacity=0,
|
||||||
|
rectangle,
|
||||||
|
right=of x,
|
||||||
|
minimum width=5cm, minimum height=2cm,
|
||||||
|
draw=kit-green, fill=kit-green!20,
|
||||||
|
line width=1pt,
|
||||||
|
align=center,
|
||||||
|
inner sep=3mm
|
||||||
|
] (est) {Schätzer\\[5mm] $T_N(\bm{x}) =
|
||||||
|
\displaystyle\frac{1}{N}
|
||||||
|
\nsum_{i=0}^{N} x_i$};
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[
|
||||||
|
draw opacity=0,
|
||||||
|
fill opacity=0,
|
||||||
|
above=of est,
|
||||||
|
rectangle,
|
||||||
|
densely dashed,
|
||||||
|
draw,
|
||||||
|
inner sep=5mm,
|
||||||
|
] (model) {
|
||||||
|
$X_i \sim \mathcal{N}(\mu = \vartheta,
|
||||||
|
\sigma^2 = 1)$
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[right=of est, draw opacity=0, fill
|
||||||
|
opacity=0] (theta) {$\hat{\vartheta} = 26{,}0$};
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[below] at (x.south) {Beobachtung};
|
||||||
|
\node[above, draw opacity=0, fill opacity=0]
|
||||||
|
at (model.north) {Parametrisiertes Modell};
|
||||||
|
\end{tikzpicture}
|
||||||
|
}%
|
||||||
|
\only<2>{
|
||||||
|
\begin{tikzpicture}
|
||||||
|
\node[
|
||||||
|
rectangle,
|
||||||
|
densely dashed,
|
||||||
|
draw,
|
||||||
|
inner sep=5mm,
|
||||||
|
] (x) {
|
||||||
|
$
|
||||||
|
\bm{x} =
|
||||||
|
\begin{pmatrix}
|
||||||
|
26{,}2 \\
|
||||||
|
27{,}8 \\
|
||||||
|
25{,}7 \\
|
||||||
|
\vdots
|
||||||
|
\end{pmatrix}
|
||||||
|
$
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[
|
||||||
|
draw opacity=0,
|
||||||
|
fill opacity=0,
|
||||||
|
rectangle,
|
||||||
|
right=of x,
|
||||||
|
minimum width=5cm, minimum height=2cm,
|
||||||
|
draw=kit-green, fill=kit-green!20,
|
||||||
|
line width=1pt,
|
||||||
|
align=center,
|
||||||
|
inner sep=3mm
|
||||||
|
] (est) {Schätzer\\[5mm] $T_N(\bm{x}) =
|
||||||
|
\displaystyle\frac{1}{N}
|
||||||
|
\nsum_{i=0}^{N} x_i$};
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[
|
||||||
|
above=of est,
|
||||||
|
rectangle,
|
||||||
|
densely dashed,
|
||||||
|
draw,
|
||||||
|
inner sep=5mm,
|
||||||
|
] (model) {
|
||||||
|
$X_i \sim \mathcal{N}(\mu = \vartheta,
|
||||||
|
\sigma^2 = 1)$
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[right=of est, draw opacity=0, fill
|
||||||
|
opacity=0] (theta) {$\hat{\vartheta}
|
||||||
|
= 26{,}0$};
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[below] at (x.south) {Beobachtung};
|
||||||
|
\node[above] at (model.north) {Parametrisiertes Modell};
|
||||||
|
\end{tikzpicture}
|
||||||
|
}%
|
||||||
|
\only<3->{
|
||||||
\begin{tikzpicture}
|
\begin{tikzpicture}
|
||||||
\node[
|
\node[
|
||||||
rectangle,
|
rectangle,
|
||||||
@@ -302,9 +424,9 @@
|
|||||||
line width=1pt,
|
line width=1pt,
|
||||||
align=center,
|
align=center,
|
||||||
inner sep=3mm
|
inner sep=3mm
|
||||||
] (est) {Schätzer\\[5mm] $T(\bm{x}) =
|
] (est) {Schätzer\\[5mm] $T_N(\bm{x}) =
|
||||||
\displaystyle\frac{1}{N}
|
\displaystyle\frac{1}{N}
|
||||||
\sum_{i=0}^{N} x_i$};
|
\nsum_{i=0}^{N} x_i$};
|
||||||
|
|
||||||
\node[
|
\node[
|
||||||
above=of est,
|
above=of est,
|
||||||
@@ -313,7 +435,8 @@
|
|||||||
draw,
|
draw,
|
||||||
inner sep=5mm,
|
inner sep=5mm,
|
||||||
] (model) {
|
] (model) {
|
||||||
$X_i \sim \mathcal{N}(\mu = \vartheta, \sigma^2 = 1)$
|
$X_i \sim \mathcal{N}(\mu = \vartheta,
|
||||||
|
\sigma^2 = 1)$
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
\node[right=of est] (theta) {$\hat{\vartheta}
|
\node[right=of est] (theta) {$\hat{\vartheta}
|
||||||
@@ -327,26 +450,113 @@
|
|||||||
\draw[-{Latex}, line width=1pt] (model) -- (est);
|
\draw[-{Latex}, line width=1pt] (model) -- (est);
|
||||||
\draw[-{Latex}, line width=1pt] (est) -- (theta);
|
\draw[-{Latex}, line width=1pt] (est) -- (theta);
|
||||||
\end{tikzpicture}
|
\end{tikzpicture}
|
||||||
|
}
|
||||||
\end{figure}
|
\end{figure}
|
||||||
\pause
|
\pause
|
||||||
|
\pause
|
||||||
\item Punktschätzer: Rechenvorschrift zur Berechnung von
|
\item Punktschätzer: Rechenvorschrift zur Berechnung von
|
||||||
Parametern aus Beobachtungen \\
|
Parametern aus Beobachtungen \\
|
||||||
|
\pause
|
||||||
$\rightarrow$ Schätzer hängen von den Realisierungen ab
|
$\rightarrow$ Schätzer hängen von den Realisierungen ab
|
||||||
und sind damit selbst auch zufällig \\
|
und sind damit selbst auch zufällig \\
|
||||||
$\rightarrow$ Schätzer haben selbst einen Erwartungswert
|
$\rightarrow$ Schätzer haben einen Erwartungswert und eine Varianz
|
||||||
und eine Varianz
|
|
||||||
\end{itemize}
|
\end{itemize}
|
||||||
\end{frame}
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
\begin{frame}
|
\begin{frame}
|
||||||
\frametitle{Punktschätzer II}
|
\frametitle{Likelihood und Log-Likelihood (Diskret)}
|
||||||
|
|
||||||
|
\vspace*{-10mm}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{itemize}
|
||||||
|
\item Maximum Likelihood (ML) Schätzer\\
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.21\textwidth}
|
||||||
|
\phantom{a}
|
||||||
|
\end{minipage}
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.16\textwidth}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\hat{\vartheta}_\text{ML}
|
||||||
|
= \argmax_\vartheta \hspace{2mm} P(\bm{X} = \bm{x}
|
||||||
|
\vert \vartheta)
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{minipage}%
|
||||||
|
\visible<2->{
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.15\textwidth}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\hspace*{-3mm} = \argmax_\vartheta
|
||||||
|
\hspace{2mm} L_{\bm{x}} (\vartheta)
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{minipage}%
|
||||||
|
}
|
||||||
|
\visible<3->{
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.13\textwidth}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\hspace*{-10mm} = \argmax_\vartheta
|
||||||
|
\hspace{2mm} l_{\bm{x}} (\vartheta)
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{minipage}%
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[H]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
``Welches $\vartheta$ maximiert die
|
||||||
|
Wahrscheinlichkeit die beobachtete Realisierung zu bekommen?''
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
\pause
|
||||||
|
\item Likelihoodfunktion
|
||||||
|
\end{itemize}
|
||||||
|
|
||||||
|
\vspace*{5mm}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.5\textwidth}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
L_{\bm{x}}(\vartheta) = P(\bm{X} = \bm{x} \vert
|
||||||
|
\vartheta) \overset{X_i \text{
|
||||||
|
iid.}}{=\joinrel=\joinrel=} \nprod_{i=1}^{N}
|
||||||
|
P(X_i = x_i \vert \vartheta)
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{minipage}%
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.5\textwidth}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
\vspace*{-3mm}
|
||||||
|
Beispiel
|
||||||
|
|
||||||
|
\vspace*{-10mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
X_i \sim \text{\normalfont Binomial} (p = \vartheta, K) \\
|
||||||
|
L_{\bm{x}}(\vartheta) = P(\bm{X}=\bm{x} \vert \vartheta) =
|
||||||
|
\nprod_{i=1}^{N}
|
||||||
|
\binom{K}{x_i}\vartheta^{x_i}(1-\vartheta)^{K-x_i}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\vspace*{-10mm}
|
||||||
|
\end{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
\end{minipage}%
|
||||||
|
|
||||||
|
\vspace*{5mm}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{itemize}
|
||||||
|
\pause
|
||||||
|
\item Log-Likelihoodfunktion
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
l_{\bm{x}}(\vartheta) = \ln \left( L_{\bm{x}}(\vartheta) \right)
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{itemize}
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{frame}
|
||||||
|
\frametitle{Eigenschaften von Punktschätzern}
|
||||||
|
|
||||||
\vspace*{-10mm}
|
\vspace*{-10mm}
|
||||||
|
|
||||||
\begin{itemize}
|
\begin{itemize}
|
||||||
\item Erwartungtreue
|
\item Erwartungtreue
|
||||||
\begin{gather*}
|
\begin{gather*}
|
||||||
E(\hat{\vartheta}) = E\big( T(\bm{X}) \big) = \vartheta
|
E(\hat{\vartheta}) = E\big( T_N(\bm{X}) \big) = \vartheta
|
||||||
\end{gather*}
|
\end{gather*}
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[H]
|
\begin{figure}[H]
|
||||||
@@ -359,7 +569,7 @@
|
|||||||
\item Konsistenz
|
\item Konsistenz
|
||||||
\begin{gather*}
|
\begin{gather*}
|
||||||
\lim_{N\rightarrow \infty} P_\vartheta \big( \lvert
|
\lim_{N\rightarrow \infty} P_\vartheta \big( \lvert
|
||||||
T_N - \vartheta \rvert \ge \varepsilon \big) = 0
|
\hat{\vartheta} - \vartheta \rvert \ge \varepsilon \big) = 0
|
||||||
\end{gather*}
|
\end{gather*}
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[H]
|
\begin{figure}[H]
|
||||||
@@ -371,22 +581,108 @@
|
|||||||
\vspace*{10mm}
|
\vspace*{10mm}
|
||||||
\pause
|
\pause
|
||||||
\item Effizienz (für erwartungtreue Schätzer)
|
\item Effizienz (für erwartungtreue Schätzer)
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.68\textwidth}
|
||||||
\begin{gather*}
|
\begin{gather*}
|
||||||
V(\hat{\vartheta}) = \frac{1}{J(\vartheta)},
|
V(\hat{\vartheta}) = \frac{1}{J(\vartheta)},
|
||||||
\hspace*{5mm} J(\vartheta) = - E\left(
|
\hspace*{5mm} J(\vartheta) = - E\left(
|
||||||
\frac{\partial^2}{\partial \vartheta^2}
|
\frac{\partial^2}{\partial \vartheta^2}
|
||||||
\ln \mleft( f_\vartheta (\bm{X}) \mright)
|
l_{\bm{X}}(\vartheta)
|
||||||
\right)
|
\right)
|
||||||
\end{gather*}
|
\end{gather*}
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[H]
|
\begin{figure}[H]
|
||||||
\centering
|
\centering
|
||||||
``Für jedes N hat der Schätzer jeweils die
|
``Für jedes fixe N hat der Schätzer jeweils die
|
||||||
kleinstmögliche Varianz''
|
kleinstmögliche Varianz''
|
||||||
\end{figure}
|
\end{figure}
|
||||||
|
\end{minipage}%
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
|
||||||
|
\begin{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
Cramér-Rao Ungleichung \\
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
V(\hat{\vartheta}) \le \frac{1}{J(\vartheta)}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\vspace*{-10mm}
|
||||||
|
\end{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
\end{minipage}
|
||||||
\end{itemize}
|
\end{itemize}
|
||||||
\end{frame}
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{frame}
|
||||||
|
\frametitle{Zusammenfassung}
|
||||||
|
|
||||||
|
\vspace*{-10mm}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{columns}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
% \begin{greenblock}{Einfache Stichprobe}
|
||||||
|
% \vspace*{-8mm}
|
||||||
|
% \begin{gather*}
|
||||||
|
% \bm{X} =
|
||||||
|
% \begin{pmatrix}
|
||||||
|
% X_1 \\
|
||||||
|
% \vdots \\
|
||||||
|
% X_N
|
||||||
|
% \end{pmatrix},\hspace{5mm}
|
||||||
|
% X_1, \ldots, X_N \text{ iid.}
|
||||||
|
% \end{gather*}
|
||||||
|
% \vspace*{-3mm}
|
||||||
|
% \end{greenblock}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Likelihood und co. (diskret)}
|
||||||
|
\vspace*{-10mm}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\text{Likelihoodfunktion: } &L_{\bm{x}} (\vartheta) = P\left(
|
||||||
|
\bm{X} = \bm{x}
|
||||||
|
\vert \vartheta \right) \\[3mm]
|
||||||
|
\text{Log-Likelihoodfunktion: } &l_{\bm{x}}
|
||||||
|
(\vartheta) = \ln \left( L_{\bm{x}}
|
||||||
|
(\vartheta) \right) \\[3mm]
|
||||||
|
\text{ML-Schätzer: } &\hat{\vartheta}_\text{ML} =
|
||||||
|
\argmax_\vartheta
|
||||||
|
\hspace{2mm} l_{\bm{x}} (\vartheta)
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Eigenschaften von Schätzern}
|
||||||
|
\vspace*{-10mm}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\text{Erwartungtreue: } & E\left( \hat{\vartheta}
|
||||||
|
\right) = \vartheta \\
|
||||||
|
\text{Konsistenz: } & \lim_{N\rightarrow \infty}
|
||||||
|
P\left( \lvert \hat{\vartheta}
|
||||||
|
- \vartheta \rvert \ge \varepsilon
|
||||||
|
\right) = 0 \\
|
||||||
|
\text{Effizienz: } & V(\hat{\vartheta}) =
|
||||||
|
\frac{1}{J(\vartheta)},\hspace{5mm} J(\vartheta) = - E\left(
|
||||||
|
\frac{\partial^2}{\partial \vartheta^2}
|
||||||
|
l_{\bm{x}}(\vartheta) \right)
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\vspace*{-3mm}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Erwartungswert \& Varianz Rechenregeln}
|
||||||
|
\vspace*{-10mm}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
E(aX) &= aE(X) \\
|
||||||
|
E(X + b) &= E(X) + b \\
|
||||||
|
E(X + Y) &= E(X) + E(Y) \\[5mm]
|
||||||
|
V(aX) &= a^2V(X) \\
|
||||||
|
V(X + b) &= E(X) \\
|
||||||
|
V(X + Y) &= V(X) + V(Y)
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\vspace*{-8mm}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Tschebyscheff Ungleichung}
|
||||||
|
\vspace*{-8mm}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
P\left( \lvert X - E(X) \rvert \ge \varepsilon \right) \le
|
||||||
|
\frac{V(X)}{\varepsilon^2}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\end{columns}
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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||||||
\subsection{Aufgabe}
|
\subsection{Aufgabe}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -447,22 +743,22 @@
|
|||||||
\begin{align*}
|
\begin{align*}
|
||||||
\hspace*{-77mm}
|
\hspace*{-77mm}
|
||||||
L_{\bm{x}}(\lambda) &= P(\bm{X} = \bm{x} | \lambda) =
|
L_{\bm{x}}(\lambda) &= P(\bm{X} = \bm{x} | \lambda) =
|
||||||
\prod_{i=1}^{N} P(X_i=x_i | \lambda) =
|
\nprod_{i=1}^{N} P(X_i=x_i | \lambda) =
|
||||||
\prod_{i=1}^{N} \frac{\lambda^{x_i}}{x_i!} e^{-\lambda}
|
\nprod_{i=1}^{N} \frac{\lambda^{x_i}}{x_i!} e^{-\lambda}
|
||||||
\end{align*}
|
\end{align*}
|
||||||
\vspace*{-3mm}
|
\vspace*{-3mm}
|
||||||
\pause
|
\pause
|
||||||
\begin{align*}
|
\begin{align*}
|
||||||
l_{\bm{x}}(\lambda) &= \ln \left(
|
l_{\bm{x}}(\lambda) &= \ln \left(
|
||||||
L_{\bm{x}}(\lambda) \right) = \ln \left(
|
L_{\bm{x}}(\lambda) \right) = \ln \left(
|
||||||
\prod_{i=1}^{N} \frac{\lambda^{x_i}}{x_i!}
|
\nprod_{i=1}^{N} \frac{\lambda^{x_i}}{x_i!}
|
||||||
e^{-\lambda} \right)
|
e^{-\lambda} \right)
|
||||||
=
|
=
|
||||||
\sum_{i=1}^{N}\left[\ln \left( e^{-\lambda} \right) +
|
\nsum_{i=1}^{N}\left[\ln \left( e^{-\lambda} \right) +
|
||||||
\ln \left( \lambda^{x_i} \right)
|
\ln \left( \lambda^{x_i} \right)
|
||||||
- \ln \left( x_i! \right)\right]
|
- \ln \left( x_i! \right)\right]
|
||||||
= - N \lambda + \sum_{i=1}^{N} \left[ x_i \ln \left(
|
= - N \lambda + \nsum_{i=1}^{N} \left[ x_i \ln \left(
|
||||||
\lambda \right) - \sum_{n=1}^{x_i} \ln \left( n
|
\lambda \right) - \nsum_{n=1}^{x_i} \ln \left( n
|
||||||
\right) \right]
|
\right) \right]
|
||||||
\end{align*}
|
\end{align*}
|
||||||
\vspace*{5mm}
|
\vspace*{5mm}
|
||||||
@@ -472,18 +768,19 @@
|
|||||||
\begin{array}{l}
|
\begin{array}{l}
|
||||||
\displaystyle\frac{\partial
|
\displaystyle\frac{\partial
|
||||||
l_{\bm{x}}(\lambda)}{\lambda} = -N +
|
l_{\bm{x}}(\lambda)}{\lambda} = -N +
|
||||||
\frac{1}{\lambda} \sum_{i=1}^{N} x_i \overset{!}{=} 0
|
\frac{1}{\lambda} \nsum_{i=1}^{N} x_i \overset{!}{=} 0
|
||||||
\Rightarrow \lambda = \frac{\sum_{i=1}^{N} x_i}{N} \\[7mm]
|
\Rightarrow \lambda = \frac{1}{N} \nsum_{i=1}^{N}
|
||||||
|
x_i \\[7mm]
|
||||||
\displaystyle\frac{\partial^2
|
\displaystyle\frac{\partial^2
|
||||||
l_{\bm{x}}(\lambda)}{\partial
|
l_{\bm{x}}(\lambda)}{\partial
|
||||||
\lambda^2} = - \frac{1}{\lambda^2} \sum_{i=1}^{N} x_i < 0
|
\lambda^2} = - \frac{1}{\lambda^2} \nsum_{i=1}^{N} x_i < 0
|
||||||
\end{array}
|
\end{array}
|
||||||
% tex-fmt: off
|
% tex-fmt: off
|
||||||
\right\}
|
\right\}
|
||||||
% tex-fmt: on
|
% tex-fmt: on
|
||||||
\Rightarrow \hat{\lambda}_\text{ML} =
|
\Rightarrow \hat{\lambda}_\text{ML} =
|
||||||
\argmax_\lambda \hspace{2mm} l_{\bm{x}}(\lambda) =
|
\argmax_\lambda \hspace{2mm} l_{\bm{x}}(\lambda) =
|
||||||
\frac{\sum_{i=1}^{N} x_i}{N}
|
\frac{1}{N} \nsum_{i=1}^{N} x_i
|
||||||
%
|
%
|
||||||
% \hat{\lambda}_\text{ML} = \argmax_\lambda
|
% \hat{\lambda}_\text{ML} = \argmax_\lambda
|
||||||
% \hspace{2mm} \ln \left( l_{\bm{x}} (\lambda) \right)
|
% \hspace{2mm} \ln \left( l_{\bm{x}} (\lambda) \right)
|
||||||
@@ -507,8 +804,8 @@
|
|||||||
\pause
|
\pause
|
||||||
\begin{gather*}
|
\begin{gather*}
|
||||||
E(\hat{\lambda}_\text{ML}) = E \left(\frac{1}{N}
|
E(\hat{\lambda}_\text{ML}) = E \left(\frac{1}{N}
|
||||||
\sum_{i=1}^{N} X_i \right)
|
\nsum_{i=1}^{N} X_i \right)
|
||||||
= \frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} E(X_i) = \frac{1}{N}
|
= \frac{1}{N} \nsum_{i=1}^{N} E(X_i) = \frac{1}{N}
|
||||||
\cdot N \lambda = \lambda
|
\cdot N \lambda = \lambda
|
||||||
\hspace{7mm}\Rightarrow\hspace{7mm} \text{Schätzer
|
\hspace{7mm}\Rightarrow\hspace{7mm} \text{Schätzer
|
||||||
ist erwartungstreu}
|
ist erwartungstreu}
|
||||||
@@ -523,7 +820,7 @@
|
|||||||
\begin{minipage}{0.16\textwidth}
|
\begin{minipage}{0.16\textwidth}
|
||||||
\begin{gather*}
|
\begin{gather*}
|
||||||
E\left( \lvert \hat{\lambda}_\text{ML} - \lambda
|
E\left( \lvert \hat{\lambda}_\text{ML} - \lambda
|
||||||
\rvert > \varepsilon
|
\rvert \ge \varepsilon
|
||||||
\right)
|
\right)
|
||||||
\end{gather*}
|
\end{gather*}
|
||||||
\end{minipage}%
|
\end{minipage}%
|
||||||
@@ -532,7 +829,7 @@
|
|||||||
\begin{gather*}
|
\begin{gather*}
|
||||||
= E\left( \lvert \hat{\lambda}_\text{ML} -
|
= E\left( \lvert \hat{\lambda}_\text{ML} -
|
||||||
E\left(\hat{\lambda}_\text{ML}\right) \rvert
|
E\left(\hat{\lambda}_\text{ML}\right) \rvert
|
||||||
> \varepsilon
|
\ge \varepsilon
|
||||||
\right)
|
\right)
|
||||||
\le
|
\le
|
||||||
\frac{V\left(\hat{\lambda}_\text{ML}\right)}{\varepsilon^2}
|
\frac{V\left(\hat{\lambda}_\text{ML}\right)}{\varepsilon^2}
|
||||||
@@ -542,8 +839,8 @@
|
|||||||
\pause
|
\pause
|
||||||
\begin{gather*}
|
\begin{gather*}
|
||||||
V\left(\hat{\lambda}_\text{ML}\right) = V \left(
|
V\left(\hat{\lambda}_\text{ML}\right) = V \left(
|
||||||
\frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} X_i \right) =
|
\frac{1}{N} \nsum_{i=1}^{N} X_i \right) =
|
||||||
\frac{1}{N^2} \sum_{i=1}^{N} V(X_i) =
|
\frac{1}{N^2} \nsum_{i=1}^{N} V(X_i) =
|
||||||
\frac{N\lambda}{N^2} = \frac{\lambda}{N}
|
\frac{N\lambda}{N^2} = \frac{\lambda}{N}
|
||||||
\end{gather*}
|
\end{gather*}
|
||||||
\pause
|
\pause
|
||||||
@@ -564,10 +861,10 @@
|
|||||||
\begin{gather*}
|
\begin{gather*}
|
||||||
J\left( \lambda \right) = - E
|
J\left( \lambda \right) = - E
|
||||||
\left(
|
\left(
|
||||||
\frac{\partial^2}{\partial \lambda^2} l_{\bm{x}}
|
\frac{\partial^2}{\partial \lambda^2} l_{\bm{X}}
|
||||||
(\lambda) \right)
|
(\lambda) \right)
|
||||||
= - E \left( \frac{1}{\lambda^2} \sum_{i=1}^{N} X_i \right)
|
= E \left( \frac{1}{\lambda^2} \nsum_{i=1}^{N} X_i \right)
|
||||||
= \frac{1}{\lambda^2} \sum_{i=1}^{N} E\left( X_i
|
= \frac{1}{\lambda^2} \nsum_{i=1}^{N} E\left( X_i
|
||||||
\right) = \frac{N}{\lambda}
|
\right) = \frac{N}{\lambda}
|
||||||
\end{gather*}
|
\end{gather*}
|
||||||
\pause
|
\pause
|
||||||
@@ -786,8 +1083,8 @@
|
|||||||
\vspace*{-8mm}
|
\vspace*{-8mm}
|
||||||
\pause
|
\pause
|
||||||
\begin{gather*}
|
\begin{gather*}
|
||||||
\overline{z} = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} z_{1,i} = 25 \\
|
\overline{z} = \frac{1}{N} \nsum_{i=1}^{N} z_{1,i} = 25 \\
|
||||||
s^2 = \frac{1}{N-1} \sum_{i=1}^{N} \left( z_{1,i} -
|
s^2 = \frac{1}{N-1} \nsum_{i=1}^{N} \left( z_{1,i} -
|
||||||
\overline{z} \right)^2 = 4
|
\overline{z} \right)^2 = 4
|
||||||
\end{gather*}
|
\end{gather*}
|
||||||
\end{minipage}%
|
\end{minipage}%
|
||||||
@@ -811,8 +1108,8 @@
|
|||||||
\vspace*{-8mm}
|
\vspace*{-8mm}
|
||||||
\pause
|
\pause
|
||||||
\begin{gather*}
|
\begin{gather*}
|
||||||
\overline{z} = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} z_{1,i} = 34{,}875 \\
|
\overline{z} = \frac{1}{N} \nsum_{i=1}^{N} z_{1,i} = 34{,}875 \\
|
||||||
s^2 = \frac{1}{N-1} \sum_{i=1}^{N} \left( z_{1,i} -
|
s^2 = \frac{1}{N-1} \nsum_{i=1}^{N} \left( z_{1,i} -
|
||||||
\overline{z} \right)^2 \approx 1525{,}84
|
\overline{z} \right)^2 \approx 1525{,}84
|
||||||
\end{gather*}
|
\end{gather*}
|
||||||
\end{minipage}
|
\end{minipage}
|
||||||
|
|||||||
Reference in New Issue
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