統計検定 1級 過去問 解答/解答例と解説
2016年11月27日 (日) 試験

統計数理 問1 [4]

設問の要約
  • フィッシャー情報量 I(θ)=E[{ddθlogL(θ)}2] を求めよ.

  • 推定量 θ~ の分散は 1I(θ) に一致するか答えよ.

解答例

[1] より,

ddθ(θ)=ddθlogL(θ)=1θi=1n(xilogθ)=nθ(x¯logθ)=nθ(x¯μ)
{ddθlogL(θ)}2={nθ(x¯μ)}2=n2θ2{x¯22μx¯+μ2}
I(θ)=E[{ddθlogL(θ)}2]=E[n2θ2{X¯22μX¯+μ2}]=n2θ2E[X¯22μX¯+μ2]=n2θ2{E[X¯2]2μE[X¯]+μ2}=n2θ2{V[X¯]+(E[X¯])22μE[X¯]+μ2}=n2θ2{1n+μ22μ2+μ2}=nθ2
1I(θ)=θ2n
V[θ~]=V[exp[X¯12n]]=V[eX¯e12n]=e1nV[eX¯]=e1n{E[e2X¯](E[eX¯])2}=e1n{exp[2μ+2n]exp[μ+12n]2}=e1n{exp[2μ+2n]exp[2μ+1n]}=e1ne2μ+1n{e1n1}=e2μ(e1n1)=θ2(e1n1)
V[θ~]1I(θ)=θ2(e1n1)θ2n=θ2(e1n11n)
ここで,e1n11n の正負を考える.n>1 であることから, n で微分すると,
1n2e1n+1n2=1n2(1e1n)<0
よって,単調減少であることがわかる.
limn1θ2(e1n11n)=θ2(e11)=θ2(e2)>0    ( e2.72)
limnθ2(e1n11n)=θ2(e010)=0
よって,
V[θ~]1I(θ)>0
となるので,
V[θ~]>1I(θ)