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統(tǒng)計決策理論

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1.統(tǒng)計決策理論的概述

  統(tǒng)計決策理論是由統(tǒng)計學家A.瓦爾德在1950年提出的一種數(shù)理統(tǒng)計學的理論,這種理論把數(shù)理統(tǒng)計問題看成是統(tǒng)計學家與大自然之間的博弈;用這種觀點把各種各樣的統(tǒng)計問題統(tǒng)一起來,以對策論的觀點來研究。在此以前,人們對數(shù)理統(tǒng)計,主要是著眼于其推斷的功能,亦即從觀測數(shù)據(jù)出發(fā)對總體作出某種論斷。至于由此應該采取什么決策或行動,會產(chǎn)生什么后果,則被認為不屬于統(tǒng)計的范疇。瓦爾德的理論則把后面這一部分內(nèi)容也納入統(tǒng)計的范圍之內(nèi),這在數(shù)理統(tǒng)計學上是一項革新,有較大的實際意義。

在一個統(tǒng)計問題中,統(tǒng)計工作者掌握的資料是樣本X =(x1,x2…,xn),X所來自的總體的分布Fθ中包含的參數(shù)θ為未知,而只知道θ所屬的集合ΘΘ為θ所有可能取值的集合,稱為參數(shù)空間)。但是,采取什么決策最好,則取決于未知的θ值。用形象化的說法,θ是由大自然在參數(shù)空間中選定的,人們力圖去找到它。大自然掌握了θ的秘密,而這個秘密又通過樣本泄露出來,統(tǒng)計工作者的任務就是根據(jù)樣本 X中所包含的關(guān)于θ的信息,去作出良好的決策。例如,一家商店根據(jù)抽樣決定是否接受一批來貨,一個工廠根據(jù)市場調(diào)查的結(jié)果決定某種產(chǎn)品生產(chǎn)多少等,希望所采取的行動取得盡可能好的效果,或者說,使“行動不當”所造成的損失盡可能小。

2.統(tǒng)計決策三要素

可以通過三個要素把一個統(tǒng)計決策問題表達出來。

① 樣本空間H與樣本分布族{Fθ:θ∈Θ}這個要素規(guī)定了問題的概率模型。樣本空間是樣本可能的取值范圍,而樣本分布族是樣本所可能遵從的分布的集合。

② 行動空間A  它是統(tǒng)計工作者可以采取的單純策略(或稱行動)的集合。例如,設θ為一維參數(shù),要對θ作區(qū)間估計,則實軸上任一區(qū)間[a,b]構(gòu)成一個單純策略,這時行動空間為所有[a,b]構(gòu)成的集合,即{[a,b]:-∞<a≤b<∞}。若問題是要檢驗有關(guān)θ的假設,則行動空間A由a0(接受假設)和a1(拒絕假設)兩個元素構(gòu)成。

損失函數(shù)L統(tǒng)計決策理論有一個基本出發(fā)點:所采取的行動的后果可以數(shù)量化。設參數(shù)真值為θ,統(tǒng)計工作者采取的行動為a,則所遭受的損失可表為a與θ的函數(shù)L(θ, a),稱之為損失函數(shù)。在一個具體問題中,采取什么損失函數(shù)最好,是一個需要進行大量調(diào)查研究以至理論工作的問題,這也是在使用決策理論時的一個困難點。

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