Statistika Matematika II
Sebuah estimator bagi suatu parameter populasi dikatakan tidak bias (unbiased) jika nilai harapannya sama dengan nilai sebenarnya dari parameter populasi.
Oleh: Tju Ji Long · Statistisi
Sebuah estimator dari suatu parameter populasi dikatakan tidak bias (unbiased) jika nilai harapannya sama dengan nilai sebenarnya dari parameter populasi. Dengan kata lain, sebuah estimator dikatakan tidak bias jika ia menghasilkan estimasi parameter yang secara rata-rata benar.
Kita berikan definisinya secara lebih formal berikut ini.
Definisi:
Misalkan \(\hat{θ}\) adalah estimator titik bagi parameter \(θ\), maka \(\hat{θ}\) disebut estimator tak bias bagi \(θ\), jika \(E(\hat{θ})=θ\).
Definisi:
Bila \(\hat{θ}\) adalah estimator yang bias bagi parameter \(θ\), maka besarnya bias adalah
Berikut diberikan beberapa contoh soal dan pembahasan terkait sifat ketidakbiasan (unbiasedness) suatu estimator bagi parameter populasi.
Contoh 1:
Misal \(X_1, …,X_n\) adalah sampel acak (random sample) dari populasi yang berdistribusi Poisson dengan parameter \(θ\). Tentukan apakah estimator \(\hat{θ} = \overline{x} \) merupakan estimator yang tak bias bagi \(θ\).
Pembahasan:
Seperti sudah dijelaskan di atas bahwa untuk suatu estimator yang tak bias, maka \(E(\hat{θ})=θ\), sehingga kita peroleh
Dengan demikian, karena \(E(\hat{θ})=θ\), maka \(\hat{θ} = \overline{x} \) adalah estimator yang tak bias bagi parameter \(θ\).
Contoh 2:
Misalkan \(X_1, …, X_n\) adalah sampel acak (random sample) dari populasi berdistribusi normal dengan rata-rata \(μ\) dan varians \(σ^2\). Tentukan apakah estimator bagi \(μ\) dan \(σ^2\) adalah estimator yang tak bias?
Pembahasan:
Dari metode momen atau metode maksimum likelihood, diperoleh estimator bagi \(μ\) dan \(σ^2\), yaitu:
\(\bullet\) Memeriksa apakah \(\hat{μ} = \overline{x}\) adalah estimator yang tak bias bagi parameter \(μ\):
Karena \(E(\hat{μ})=μ\), maka \(\hat{μ} = \overline{x} \) adalah estimator yang tak bias bagi parameter \(μ\).
\(\bullet\) Memeriksa apakah \(\hat{σ}^2 = \frac{\sum_\limits{i=1}^n (x_i-\overline{x})^2}{n}\) adalah estimator yang tak bias bagi parameter \(σ^2\):
Karena \(E(\hat{σ}^2)≠σ^2\), maka \(\hat{σ}^2\) adalah estimator yang bias bagi \(σ^2\).
Note:
Jika \(X_i \sim χ_v^2\), maka \(E(X)=v\) dan \(V(X)=2v\) sehingga,
Contoh 3:
Misalkan \(X_1, …,X_n\) adalah sampel acak bebas (independent random sample) dari populasi yang berdistribusi uniform, yakni \(X_i \sim Uniform(θ-0,5;θ+0,5)\). Dengan menggunakan metode momen, tentukan estimator bagi parameter \(θ\) dan selidiki apakah estimator tersebut adalah tak bias.
Pembahasan:
Kita cari estimator untuk \( \theta \) terlebih dahulu menggunakan metode momen. Karena random sampel berdistribusi uniform, maka kita peroleh berikut ini.
Selanjutnya, kita periksa apakah estimator yang kita peroleh adalah bias atau tidak.
Karena \( E(\hat{\theta}) = \theta \) maka \( \hat{\theta} = \overline{x} \) merupakan estimator tak bias (unbiased estimator) bagi parameter \( \theta \).
Contoh 4:
Misalkan \(X_1, …,X_n\) adalah sampek acak bebas dari populasi berdistribusi geometrik \(Geo(θ); \ i =1,2,...,n\). Periksalah apakah \(\hat{θ} = 1/\overline{x}\) adalah estimator tak bias bagi parameter \( θ \).
Pembahasan:
Seperti sudah dijelaskan di atas bahwa untuk suatu estimator yang tak bias, maka \(E(\hat{θ})=θ\), sehingga kita peroleh
Karena \( E(\hat{\theta}) = \theta \), maka \( \hat{\theta} = 1/\overline{x} \) merupakan estimator tak bias (unbiased estimator) bagi parameter \( \theta \).
Cukup sekian ulasan singkat mengenai estimator (penduga) tak bias (unbiased estimator) dalam artikel ini. Terima kasih telah membaca sampai selesai. Jika Anda merasa artikel ini bermanfaat, boleh dibantu share ke teman-temannya, supaya mereka juga bisa belajar dari artikel ini.
A life spent making mistakes is not only more honorable, but more useful than a life spent doing nothing.
George Bernhard Shaw