1 一致最优检验 Neyman-Pearson 基本引理
考虑 前面的假设检验问题(1.1), 指定, 记为该问题一切水平检验的集合.
若, 且,称为一个水平的一致最优检验, 简称水平的 UMP 检验(Uniformly Most Powerful)
下面给出 Neyman-Pearson (NP) 基本引理:
设的分布有概率函数, , 则, , 使是检验问题的水平的 UMP 检验.
以记时的分布函数, 它是左连续的. 由于, . 取这样的满足即有水平. 设为检验问题 (1.3) 的任一水平检验, 设是的密度. 定义. 在时; 时. 因此总有从而易知. 由 (1.4),
若, 由 (1.2) 知, 与有水平矛盾.
因此 (1.5) 右边非负, 从而这就说明是水平的 UMP 检验.
2 NP 引理用于求 UMP 检验
尽管 NP 引理要求的取值非常有限, 却可以推出其他的 UMP 检验.
的分布为
为中的一个有限或无限区间, 为的内点, 关于严格单增, 则检验问题的水平的 UMP 检验存在, 为其中
任取构成检验问题 (2.2), 有上式关于严格单增. 因此, 和某个常数的大小关系对应于和的大小关系. 由此和 NP 引理, (2.2) 的水平 UMP 检验式为 (2.3), 其中由 (2.3) 确定. 现在要证这样确定的是 (2.2) 的水平的 UMP检验. 由于与无关, 只需证是 (2.2) 的水平检验. 只需证: 是的非降函数.
为此, 任取, 则由于为的严格单增函数, 故. 结合, 知关于严格单减. 找(一定存在), 使得
如果不存在, 则恒有或. 但是因此产生了矛盾.
令, 则而 (2.3) 看出只与有关 (且非减), 故. 因此因此证明结束.
同样地, (1.3) 可以改成: . 则只需把的的取值对调即可.
,
已知. 检验假设
.
由于与 (2.1) 比对, 严格单增, , 则根据定理得水平的 UMP 检验存在, 有否定域. 要计算常数, 需要注意到, 则 的取值可以查表得到.
多参数检验的情况, UMP 检验并不是经常存在. 下面是一个结果:
, 未知, 检验可以证明, 水平的 UMP 检验存在, 有否定域
3 无偏检验, 一致最优无偏检验
依然考虑 前面的假设检验问题(1.1), 设是它的一个检验, 是功效函数. 若, 总有, 则称是 (1.1) 的一个无偏检验.
只管来看, 意味着正确时被否定的概率要小于错误时被否定的概率. 或者可以理解为, 这个检验考虑到了对立假设的参数值, 是全面的考虑, 没有偏袒.
若, 且, 有则称是 检验问题(1.1) 的一个**水平的一致最优无偏检验 **(UMPU 检验)
UMPU 检验的适用范围广于 UMP 检验, 但仍不是很广. 具体的定理表述比较复杂, 简而言之, 如果 的概率函数满足
只涉及一个参数或者是的线性型(具体而言, 记, 为已知常数), 则的形式只能为下列之一:这是 UMPU 检验存在的必要条件.
有些时候需要对参数做变换以满足的形式. 例如, 概率函数见 这个例子, 可以记, 则