統計検定 1級 過去問 解答/解答例と解説
2017年11月26日 (日) 試験

統計応用 問1 [3]

設問の要約
  • 尤度方程式から次が導かれることを示せ.

    ψ(α)logα=logx~nx¯n
    β=x¯nα
    ただし,
    x¯n=1ni=1nxi
    x~n=(i=1nxi)1n

  • ψ(α) : ディガンマ関数 (対数ガンマ関数の1次導関数)

解答例

l(α,β;x)=nαlogβnlogΓ(α)+(α1)i=1nlogxi1βi=1nxi
l(α,β;x)β で偏微分して 0 とおくと,
αl(α,β;x)=nα1β+1β2i=1nxi=nβ(1β1ni=1nxiα)=nβ(1βx¯nα)=0
ガンマ関数の定義より,α>0 なので,
1βx¯n=α
β=x¯nα
l(α,β;x)α で偏微分して 0 とおくと,
αl(α,β;x)=nlogβnψ(α)+i=1nlogxi=nlogβnψ(α)+logi=1nxi=nlogβnψ(α)+nlog(i=1nxi)1n=nlogβnψ(α)+nlogx~n=n(logβ+ψ(α)logx~n)=0
logβ+ψ(α)logx~n=0
ψ(α)=logx~nlogβ=logx~nlogx¯nα=logx~n(logx¯nlogα)
ψ(α)logα=logx~nlogx¯n=logx~nx¯n