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一、介紹極大似然估計的基本想法

極大似然估計中的想法非常自然:就是最有可能事情最容易發(fā)生，或者概率最大的事情最容易發(fā)生。因此，在看待任何一組隨機試驗結(jié)果時候，都可以認為是最有可能的事情發(fā)生了，而最有可能這個想法在數(shù)學中實現(xiàn)其實就是函數(shù)的極值問題。例如，這樣一個問題:在一個不透明的袋子中有5個球，有白色和紅色，除了顏色不一樣以外剩下都一樣。有放回的任取3次球，結(jié)果是:白球、紅球、白球，請估計一下袋子中有幾個白球?這個問題非常簡單直觀，向?qū)W生提問以后，很多學生都會回答:估計白球有3個，或者一部分學生會回答:估計白球3個或4個。進一步提問學生為什么這樣估計，學生一般會回答:這樣最有可能。此時就可以提示學生這就是極大似然估計的基本思想，是非常自然質(zhì)樸的，每個人可能在不自覺中就使用了極大似然估計?，F(xiàn)在需要的就是把這種思想轉(zhuǎn)換成數(shù)理統(tǒng)計模型，并用數(shù)學方法解出來，這也是學習中非常重要的能力，把一般問題的數(shù)學模型給出來，并會分析解答。

二、統(tǒng)計模型的建立與求解

上一例題中，試驗結(jié)果可以用服從兩點分布隨機變量來表示，X=1取到白球0{取到紅球，X～B(1，p)，p為白球的比例，p的可能取值為:{05，15，25，35，45，55}．而試驗的結(jié)果是:白球、紅球、白球的可能性為p(X1=1，X2=0，X3=1)=p2(1－p)，如果要使這一結(jié)果的出現(xiàn)可能性最大，即p2(1－p)要取值最大，則估計p^=35，即估計白球有3個。把這一模型用更抽象語言來描述就是X1，X2，…Xn為一個容量為n的簡單隨機樣本，來自總體分布F(θ)，其中θ為未知參數(shù)，在θ的取值空間上找到一點^θ，使的樣本取值發(fā)生的概率最大，則^θ為θ的極大似然估計值。其中樣本取值的發(fā)生的概率，離散型的數(shù)據(jù)用樣本的聯(lián)合分布率來表示，連續(xù)型的數(shù)據(jù)用樣本聯(lián)合密度函數(shù)來表示，統(tǒng)稱為似然函數(shù)。最后模型求解就轉(zhuǎn)化為在θ的取值空間上求似然函數(shù)的極大值問題，常見的求函數(shù)極值方法有:如上一例題中的代入法;考慮函數(shù)單調(diào)性，導數(shù)為零的點有可能是極值點;函數(shù)定義域的邊界點有可能是極值點，等等。

三、容易出現(xiàn)的理解誤區(qū)

極大似然估計方法中，在求似然函數(shù)極大值時候，由于似然函數(shù)是邊緣分布的連乘形式，因此在對似然函數(shù)直接求導討論其單調(diào)性時，其求導結(jié)果較為復雜，不容易直接討論。往往需要先對似然函數(shù)取對數(shù)，把連乘形式改成連加形式，然后再求導，求導結(jié)果相對簡單，利于討論單調(diào)性。這樣做只是數(shù)學上的一個處理技巧，因為對數(shù)似然函數(shù)是一個復合函數(shù)，外層對數(shù)函數(shù)是單增函數(shù)，不改變里層似然函數(shù)的單調(diào)性。而同學們可能對這個數(shù)學處理技巧理解出現(xiàn)誤區(qū)，把極大似然估計理解為一套算法，一組公式，死記硬背，時間長了就沒有印象了。這樣的學習效果對以后的進一步學習或應(yīng)用此方法解決問題起不到良好的作用。相反的是，應(yīng)讓同學對極大似然估計的基本思想掌握牢固，并且極大似然估計的想法本身也很自然直接，而求似然函數(shù)的極值問題只不過是數(shù)學上的處理技巧，各種手段都可能用上，多加鍛煉幾次即可。如果同學對極大似然估計的想法理解透徹，不拘于具體數(shù)學解法，則有助于長時間和進一步地理解更為深刻的知識點，為將來學習和工作需要打下良好的基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

總之，在數(shù)理統(tǒng)計的教學中給學生講授新的知識點時，主要的是對知識點基本思想的理解，讓同學理解記憶知識點的內(nèi)容，最后達到靈活地應(yīng)用所學內(nèi)容，拓展思維能力，鍛煉解決技巧。

作者：徐晨單位：東北大學