หลังหลายตัวแปรปกติ


18

นี่เป็นคำถามง่าย ๆ แต่ฉันไม่สามารถหาที่มาที่ใดก็ได้บนอินเทอร์เน็ตหรือในหนังสือ ฉันต้องการที่จะเห็นการกำเนิดของวิธีการแบบเบย์หนึ่งปรับปรุงการกระจายปกติหลายตัวแปร ตัวอย่างเช่นลองจินตนาการว่า

P(x|μ,Σ)=N(μ,Σ)P(μ)=N(μ0,Σ0).

หลังจากการเฝ้าสังเกตชุดของ , ผมอยากจะคำนวณx_n}) ฉันรู้ว่าคำตอบคือ\ mathbb {P} ({\ bf \ mu | x_1 ... x_n}) = N ({\ bf \ mu_n}, {\ bf \ Sigma_n})ที่ไหน P ( μ | x 1 . . . x n ) P ( μ | x 1 . . . x n )=N( μ n , Σ n )x1...xnP(μ|x1...xn)P(μ|x1...xn)=N(μn,Σn)

μn=Σ0(Σ0+1nΣ)−1(1n∑i=1nxi)+1nΣ(Σ0+1nΣ)−1μ0Σn=Σ0(Σ0+1nΣ)−11nΣ

ฉันกำลังมองหาที่มาของผลลัพธ์นี้กับพีชคณิตเมทริกซ์ระดับกลางทั้งหมด

ความช่วยเหลือใด ๆ ที่ชื่นชมมาก


2
มันยังได้รับการแก้ไขในหนังสือBayesian Core , Chap 3, มาตรา 3.2, หน้า 54-57 กับสิ่งที่เราคิดว่าเป็นพีชคณิตเมทริกซ์โดยละเอียด!
— ซีอาน

1
OP บอกว่ามันไม่ใช่ปัญหาการบ้านและอธิบายว่าทำไมเขาถึงถามและเขาต้องการใช้คำตอบอย่างไร ทำไมไม่โพสต์ให้คนอื่น? ฉันเข้าใจว่าทำไมเราไม่ต้องการให้บริการแก้ปัญหาการบ้าน แต่มันใช้เวลานานเกินไป
— Michael R. Chernick

3
@ Alex: ขออภัยลิงก์ผิดฉันหมายคชกรรมหลัก โปรดทราบว่าเรายังโพสต์การแก้ปัญหาทั้งหมดใน arXiv ดังนั้นการโพสต์โซลูชั่นที่สมบูรณ์ที่นี่จะไม่เจ็บ!
— ซีอาน

1
ฉันได้ลบส่วนของความคิดเห็นที่เป็นการแลกเปลี่ยนส่วนตัวระหว่างบุคคลที่มีข้อตกลงร่วมกันเพื่อแบ่งปันคำตอบส่วนตัวสำหรับคำถาม เรียงลำดับของสิ่งที่ถูกเหยียดหยามเว็บไซต์นี้ซึ่งเป็นข้อมูลเกี่ยวกับสาธารณะคำถามและประชาชนคำตอบ
— whuber

1
เช่นเดียวกับ FYI การสืบทอดอยู่ในการจำแนกรูปแบบโดย Duda, Hart และ Stork อย่างไรก็ตามฉันมีปัญหาในการทำตามขั้นตอนบางอย่างซึ่งมีความสำคัญกับฉันเท่านั้น ถ้านี่เป็นการบ้านเพียงอย่างเดียวเราก็สามารถเขียนสิ่งที่พวกเขามี
— อเล็กซ์

คำตอบ:


6

ด้วยการแจกแจงแบบเวกเตอร์สุ่มของเรา:

xi|μ∼N(μ,Σ)

μ∼N(μ0,Σ0)

ตามกฎของเบย์การกระจายหลังดูเหมือนว่า:

p(μ|{xi})∝p(μ)∏i=1Np(xi|μ)

ดังนั้น:

ln⁡p(μ|{xi})=−12∑i=1N(xi−μ)′Σ−1(xi−μ)−12(μ−μ0)′Σ0−1(μ−μ0)+const

=−12Nμ′Σ−1μ+∑i=1Nμ′Σ−1xi−12μ′Σ0−1μ+μ′Σ0−1μ0+const

=−12μ′(NΣ−1+Σ0−1)μ+μ′(Σ0−1μ0+Σ−1∑i=1Nxi)+const

=−12(μ−(NΣ−1+Σ0−1)−1(Σ0−1μ0+Σ−1∑i=1Nxi))′(NΣ−1+Σ0−1)(μ−(NΣ−1+Σ0−1)−1(Σ0−1μ0+Σ−1∑i=1Nxi))+const

ซึ่งเป็นบันทึกความหนาแน่นของ Gaussian:

μ|{xi}∼N((NΣ−1+Σ0−1)−1(Σ0−1μ0+Σ−1∑i=1Nxi),(NΣ−1+Σ0−1)−1)

การใช้ข้อมูลเฉพาะตัวของ Woodbury ในการแสดงออกของเราสำหรับเมทริกซ์ความแปรปรวนร่วม:

(NΣ−1+Σ0−1)−1=Σ(1NΣ+Σ0)−11NΣ0

ซึ่งให้เมทริกซ์ความแปรปรวนร่วมในรูปแบบที่ OP ต้องการ การใช้นิพจน์นี้ (และสมมาตร) ในการแสดงออกสำหรับค่าเฉลี่ยที่เรามี:

Σ(1NΣ+Σ0)−11NΣ0Σ0−1μ0+1NΣ0(1NΣ+Σ0)−1ΣΣ−1∑i=1Nxi

=Σ(1NΣ+Σ0)−11Nμ0+Σ0(1NΣ+Σ0)−1∑i=1N(1Nxi)

Which is the form required by the OP for the mean.

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.