极大似然估计

更新时间:2024-01-06 13:45

极大似然估计方法(Maximum Likelihood Estimate,MLE)也称为最大概似估计或最大似然估计,是求估计的另一种方法,最大概似是1821年首先由德国数学家高斯(C. F. Gauss)提出,但是这个方法通常被归功于英国的统计学家。罗纳德·费希尔(R. A. Fisher)

研究历史

极大似然估计方法是求估计的另一种方法,1821年首先由德国数学家C. F. Gauss(高斯)提出,但是这个方法通常被归功于英国的统计学家R. A. Fisher(罗纳德·费希尔),他在1922年的论文On the mathematical foundations of theoretical statistics, reprinted in Contributions to Mathematical Statistics (by R. A. Fisher), 1950, J. Wiley & Sons, New York 中再次提出了这个思想,并且首先探讨了这种方法的一些性质.极大似然估计这一名称也是费希尔给的。这是一种仍然得到广泛应用的方法。

原理

它是建立在极大似然原理的基础上的一个统计方法,极大似然原理的直观想法是,一个随机试验如有若干个可能的结果A,B,C,... ,若在一次试验中,结果A出现了,那么可以认为实验条件对A的出现有利,也即出现的概率P(A)较大。极大似然原理的直观想法我们用下面例子说明。设甲箱中有99个白球,1个黑球;乙箱中有1个白球.99个黑球。现随机取出一箱,再从抽取的一箱中随机取出一球,结果是黑球,这一黑球从乙箱抽取的概率比从甲箱抽取的概率大得多,这时我们自然更多地相信这个黑球是取自乙箱的。一般说来,事件A发生的概率与某一未知参数 有关, 取值不同,则事件A发生的概率 也不同,当我们在一次试验中事件A发生了,则认为此时的 值应是t的一切可能取值中使 达到最大的那一个,极大似然估计法就是要选取这样的t值作为参数t的估计值,使所选取的样本在被选的总体中出现的可能性为最大。

极大似然估计,只是一种概率论在统计学的应用,它是参数估计的方法之一。说的是已知某个随机样本满足某种概率分布,但是其中具体的参数不清楚,参数估计就是通过若干次试验,观察其结果,利用结果推出参数的大概值。极大似然估计是建立在这样的思想上:已知某个参数能使这个样本出现的概率最大,我们当然不会再去选择其他小概率的样本,所以干脆就把这个参数作为估计的真实值。

当然极大似然估计只是一种粗略的数学期望,要知道它的误差大小还要做区间估计。

求解步骤

1.求极大似然函数估计值的一般步骤:

(1) 写出似然函数

(2) 对似然函数取对数,并整理;

(3) 求导数

(4) 解似然方程 。

2.利用高等数学中求多元函数的极值的方法,有以下极大似然估计法的具体做法:

(1)根据总体的分布,建立似然函数 ;

(2) 当 L 关于 可微时,(由微积分求极值的原理)可由方程组

:

定出,称以上方程组为似然方程.

因为 L 与 有相同的极大值点,所以也可由方程组

定出 ,称以上方程组为对数似然方程; 就是所求参数 的极大似然估计量。

当总体是离散型的,将上面的概率密度函数,换成它的分布律.

极大似然估计

1.若总体X为离散型,其概率分布列为

其中 为为未知参数。设 是取自总体的样本容量为n的样本,则 的联合分布律为 。又设 的一组观测值为 ,易知样本 取到观测值 的概率为

这一概率随 的取值而变化,它是 的函数,称 为样本的似然函数。

2.若总体X为连续型,其概率密度函数为 ,其中 为未知参数。设 是取自总体的样本容量为n的简单样本,则 的联合概率密度函数为 。又设 的一组观测值为 ,则随机点 落在点 的邻边(边长分别为 的n维立方体)内的概率近似地为 。

考虑函数

同样, 称为样本的似然函数。

极大似然估计法原理就是固定样本观测值 ,挑选参数 使

这样得到的 与样本值有关, 称为参数 的极大似然估计值,其相应的统计量 称为 的极大似然估计量。极大似然估计简记为MLE或 。

问题是如何把参数 的极大似然估计 求出。更多场合是利用 是 的增函数,故与 在同一点处达到最大值,于是对似然函数取对数,利用微分学知识转化为求解对数似然方程

解此方程并对解做进一步的判断。但由最值原理,如果最值存在,此方程组求得的驻点即为所求的最值点,就可以很到参数的极大似然估计。极大似然估计法一般属于这种情况,所以可以直接按上述步骤求极大似然估计。

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