根據最大似然估計可以得到方差的估計值爲:
σML2=N1n=1∑N(xn−μML)2(1)
其中μML2=N1∑i=1Nxi
對σML2求期望的結果爲:
E(σML2)=NN−1σ2(2)
從這個結果來看,可以知道最大似然估計對實際的方差σ2低估了,主要是因爲係數NN−1
下面對這個期望結果進行證明:
將(1)式代入(2)可得,
E(σML2)=E(N1n=1∑N(xn−μML)2)=N1n=1∑NE((xn−μML)2)=N1n=1∑NE(xn2−2xnμML+μML2)=N1n=1∑NE(xn2)−N2n=1∑NE((xn2+N1i=1,i=n∑Nxnxi))+N1n=1∑N∗E(μML2)=σ2+μ2−N2μ2−N2σ2−2NN−1μ2+μ2+N1σ2=NN−1σ2
其中μ是數據的真實均值,σ2是數據的真實方差,下方花括號括起來的*式的具體計算過程如下:
E(μML2)=E2(μML)+D(μML)=μ2+D(N1i=1∑Nxi)=μ2+N21D(i=1∑Nxi)=μ2+N21Nσ2=μ2+N1σ2
證畢。