ค่าที่คาดหวังของการกระจาย Dirichlet ที่แก้ไขคืออะไร (ปัญหาการรวม)


14

มันง่ายในการสร้างตัวแปรสุ่มที่มีการแจกแจงไดริชเลตโดยใช้ตัวแปรแกมม่าที่มีพารามิเตอร์สเกลเดียวกัน ถ้า:

Xi∼Gamma(αi,β)

แล้ว:

(X1∑jXj,…,Xn∑jXj)∼Dirichlet(α1,…,αn)

ปัญหา จะเกิดอะไรขึ้นถ้าพารามิเตอร์ของสเกลไม่เท่ากัน

Xi∼Gamma(αi,βi)

แล้วการกระจายตัวของตัวแปรนี้คืออะไร?

(X1∑jXj,…,Xn∑jXj)∼?

สำหรับฉันมันคงเพียงพอที่จะรู้คุณค่าที่คาดหวังของการกระจายตัวนี้
ฉันต้องการสูตรพีชคณิตแบบปิดโดยประมาณที่สามารถประเมินได้อย่างรวดเร็วโดยคอมพิวเตอร์
สมมุติว่าการประมาณด้วยความเที่ยงตรง 0.01 นั้นเพียงพอแล้ว
คุณสามารถสันนิษฐานได้ว่า:

αi,βi∈N

หมายเหตุในระยะสั้นงานคือการหาการประมาณของอินทิกรัลนี้:

f(α→,β→)=∫R+nx1∑jxj⋅∏jβjαjΓ(αj)xjαj−1e−βjxjdx1…dxn


1
@ Łukaszคุณพูดอะไรเพิ่มเติมเกี่ยวกับพารามิเตอร์ , α i , และβ i ได้ไหม? เป็นไปได้ที่จะได้รับนิพจน์ที่แน่นอนสำหรับ∑ j X jและด้วยเหตุนี้จึงประมาณความคาดหวังของอัตราส่วน แต่สำหรับการรวมกันของพารามิเตอร์หนึ่งสามารถใช้ประโยชน์จากการประมาณปกติหรือการอานม้าด้วยการทำงานที่น้อยลง ฉันไม่คิดว่าจะมีวิธีการประมาณสากลซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงยินดีต้อนรับข้อ จำกัด เพิ่มเติม nαiβi∑jXj
— whuber

และ ∑ j X jมีความสัมพันธ์กันดังนั้นเราต้องประมาณอินทิกรัลเอง α ฉันมักจะเป็นขนาดเล็กจำนวนมากเช่น 1 หรือ 2 และบางครั้งเป็นใหญ่เป็น 10000 ในทำนองเดียวกัน wih β ฉันแต่ก็มักจะเป็น 10 ครั้งมีขนาดใหญ่กว่า αฉัน X1∑jXjαiβiαi
— Łukasz Lew

ปัญหาคือมีขนาดเล็กฉัน ถ้าα iทั้งหมดใหญ่แล้วค่าประมาณที่ดีของอินทิกรัลทั้งหมดคือ: α 1 / β 1αiαiα1/β1∑jαj/βj
— Łukasz Lew

@ Łukaszหากคุณต้องการประเมินการแสดงออกของความคาดหวังเหตุใดคุณจึงต้องใช้สูตรพีชคณิต ฉันคิดว่าจะใช้เคล็ดลับเชิงตัวเลขเพื่อให้ได้ความคาดหวัง แต่ฉันต้องการความคิดเห็น :)
— deps_stats

ฉันต้องประเมินมันหลายครั้งในโปรแกรมของฉัน มันจะต้องเร็วมากเช่นไม่มีลูปและควรมีหน่วยงานไม่มากเกินไป
— Łukasz Lew

คำตอบ:


2

เป็นเพียงคำพูดเริ่มต้นหากคุณต้องการความเร็วในการคำนวณคุณมักจะต้องเสียสละความแม่นยำ "More precision" = "เวลามากขึ้น" โดยทั่วไป อย่างไรก็ตามนี่คือการประมาณอันดับสองควรปรับปรุงประมาณ "น้ำมันดิบ" ที่คุณแนะนำในความคิดเห็นของคุณด้านบน:

E(Xj∑iXi)≈E[Xj]E[∑iXi]−cov[∑iXi,Xj]E[∑iXi]2+E[Xj]E[∑iXi]3Var[∑iXi]
=αj∑iβjβiαi×[1−1(∑iβjβiαi)+1(∑iαiβi)2(∑iαiβi2)]

EDIT An explanation for the above expansion was requested. The short answer is wikipedia. The long answer is given below.

write f(x,y)=xy. Now we need all the "second order" derivatives of f. The first order derivatives will "cancel" because they will all involve multiples X−E(X) and Y−E(Y) which are both zero when taking expectations.

∂2f∂x2=0
∂2f∂x∂y=−1y2
∂2f∂y2=2xy3

And so the taylor series up to second order is given by:

xy≈μxμy+12(−1μy22(x−μx)(y−μy)+2μxμy3(y−μy)2)

Taking expectations yields:

E[xy]≈μxμy−1μy2E[(x−μx)(y−μy)]+μxμy3E[(y−μy)2]

Which is the answer I gave. (although I initially forgot the minus sign in the second term)


This looks like exactly what I need. Can you explain how you got this expansion? I tried in a lot of ways and was unable to do that ...
— Łukasz Lew
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.