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Statistique

Posté par
Lucie2626
10-05-24 à 18:44

Bonjour,

Voici mon problème

On considère le modèle uniforme M\theta = \left \{ U([0, \theta]), \theta > 0 \right \} ,
Soit X1, . . . , Xn un échantillon i.i.d. de loi inconnue dans Mθ.

Montrer que l'estimateur du maximum de vraisemblance est \hat{\theta}_n = X_{(n)}, où X_{(n)} = max_{1\leq i\leq n} X_i

Je commence par calculer la vraissemblance : L(x_1,...,x_n, \theta)= \prod_{i}p_{\theta}(x_i)=\prod_i (\theta^{-1}\mathbb{I}_{[0,\theta](x_i)})=\theta^{-n}\mathbb{I}_{\left \{x_{(1)}>0\right \} }(x_1,...,x_n)\mathbb{I}_{\left \{x_{(n)} \leq \theta\right \} }(x_1,...,x_n)
Avec x_(1) le min des x_i et x_(n) le max des x_i

Pourriez-vous me dire si jusque là c'est juste s'il-vous-plaît ?

Merci d'avance !

Posté par
Ulmiere
re : Statistique 11-05-24 à 11:44

Oui et non.

D'abord, la première indicatrice ne sert à rien, parce que tous les X_i sont presque sûrement positifs.

Mais ce qui me chifonne c'est que ton énoncé n'est pas clair.
On travaille avec quelles lois ? Est-ce \{\mathcal{U}([0,\theta]), \theta\in [0,\Theta]\} à \Theta > 0 fixé ? Ou bien la même chose avec \Theta = \R ?
Du coup, ton calcul, tu le fais pour un \theta \leqslant \Theta, ou directement pour \Theta ? En fonction de ta réponse (si elle est fausse), il y a quelque chose que tu pourrais ne pas avoir compris.

Ensuite il restera à trouver le réel (unique) \hat{\theta}(x_1,\ldots,x_n) de [0,\Theta] qui maximise L(x_1,\ldots,x_n ; \;\cdot\;) pour un n-uplet (x_1,\ldots,x_n) donné à valeurs dans [0,\theta_0]^n\theta_0\in [0,\Theta] nous est inconnu et qu'on cherche justement à estimer.

Posté par
Lucie2626
re : Statistique 11-05-24 à 14:13

Merci beaucoup pour votre réponse.

Je crois que je n'ai pas compris pourquoi les X_i sont presque sûrement positifs, ou en tout cas pourquoi on peut supprimer la première indicatrice (d'ailleurs c'est un \geq au lieu d'un >) et pas la deuxième indicatrice. En effet, tous les X_i sont aussi inférieurs à \theta s'ils appartiennent à une lois dans M_\theta. Il me semble qu'il y a quelque chose que je ne saisis pas.

D'autre part, je pense que \theta est bien fixé oui.

Pour la suite de la résolution, je pense que c'est plutôt clair mais c'est le sujet des indicatrices qui me pose soucis.

Posté par
Ulmiere
re : Statistique 11-05-24 à 20:31

Comme il me semblait, tu n'as pas bien compris le but de la manoeuvre.

Tu as un phénomène statistique que tu veux étudier. Après avoir tracé un histogramme à partir des données à ta disposition concernant ce phénomène, tu te rends compte qu'il est plat, ce qui suggère que le phénomène suit une loi uniforme (un histogramme ne fait qu'approcher la densité). Mais une loi uniforme de quel paramètre ? C'est ça la question! Le paramètre est à valeurs dans \R_+ par exemple, ou bien dans un intervalle [0,\Theta], ça dépend de ta modélisation. Disons simplement à valeurs dans un certain intervalle réel J.

Ensuite, pour chaque theta de l'intervalle J, tu calcules la vraisemblance, qui est simplement le produit des densités. C'est bien le produit et pas la somme que tu veux maximiser parce que le produit a ceci de sympathique qu'il est nul si l'un de ses facteurs est nul. Par exemple si l'une des réalisations x_i te sort une densité de 0.2 alors le produit sera de toute façon inférieur à 0.2 et tu peux sans doute éliminer d'office \theta, qui ne maximisera pas la vraisemblance. Avec la somme tu pourraisau contraire avoir n-1 réalisations de densité 1 et une de densité nulle sans que ce soit éliminatoire. Pas bon ça...

Dans notre cas particulier, tous les x_i sont supposés être des réalisations indépendantes de la même loi de paramètre inconnu que tu cherches, que j'ai appelé \theta_0 dans ma première réponse donc elles peuvent valoir 0, mais ça arrive avec une probabilité nulle. Donc quand tu vas construire ton estimateur du maximum de vraisemblance, en remplaçant en gros les x_i par des X_i, ton indicatrice sera égale à 1 presque sûrement.
Par contre l'autre indicatrice n'est pas triviale du tout ! Il n'y a aucune raison que X_(n) \leqslant \theta p.s, à moins que \theta soit plus grand que le sup du support de X_1. Par exemple si le vrai paramètre \theta_0 vaut 1, les X_i sont à valeurs dans [0,1] et l'indicatrice sera triviale pour \theta > 1, mais pas pour \theta = 1/2.

Pour répondre à ta place à la question, \theta n'est pas fixé non, ce sont les x_i qui le sont. On fait le calcul pour tout theta, et ensuite seulement on cherche le theta qui maximise L(x_1,...,x_n ; theta). On note ce theta optimal \hat{\theta}(x_1,\ldots,x_n), et on définit ainsi une fonction \hat{\theta} sur [0,\theta_0]^n. La variable aléatoire \hat{\theta}(X_1,\ldots,X_n) est l'EMV.

A toi de nous dire maintenant comme tu arrives à la conclusion que \hat{\theta}(\cdot) = \max(\cdots)

Posté par
Lucie2626
re : Statistique 12-05-24 à 16:02

Oh merci beaucoup pour cette réponse claire et détaillée, j'ai bien mieux compris le sens de cet exercice !!

Pour la fin de la résolution on a donc L(x_1,...,x_n,\theta) = \frac{1}{\theta ^n} \mathbb{I}_{\left \{x_{(n)} \leq \theta\right \} }(x_1,...,x_n)

Si \theta < x_{(n)}, alors L(x_1,...,x_n,\theta) = 0
Si \theta \geq x_{(n)}, alors L(x_1,...,x_n,\theta) est décroissante.
Donc le max est atteint pour \hat{\theta} = x_{(n)}
Donc \hat{\theta}^{MV} = X_{(n)}

Posté par
Ulmiere
re : Statistique 12-05-24 à 16:15

C'est correct, il ne fallait surtout pas chercher à dériver ou prendre le log

Et maintenant, si tu fais le même exercice mais avec des U([\theta,r]) à la place de [0,\theta] (r réel fixé, on n'y touche plus), quel sera l'EMV à ton avis ?

Posté par
Lucie2626
re : Statistique 12-05-24 à 16:35

On aura L(x_1,...,x_n, \theta) = \frac{1}{\theta^n}\mathbb{I}_{\left \{x_{(1)} \geq \theta\right \} }(x_1,...,x_n)
avec x_{(1)} le min des x_i
Si \theta > x_{(1)} alors L=0
Si \theta \leq x_{(1)} alors L est décroissante
Donc le max est atteint pour \hat{\theta} = x_{(1)}

Est-ce correct ?

Posté par
Ulmiere
re : Statistique 12-05-24 à 16:40

C'est ça

Posté par
Lucie2626
re : Statistique 12-05-24 à 17:06

Merci !!!

Posté par
Ulmiere
re : Statistique 13-05-24 à 20:39



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