Exponential family of distributions
Choi H. I. Lecture 4: Exponential family of distributions and generalized linear model (GLM).
定义
定义: 一个分布具有如下形式的密度函数:
\]
则该分布属于指数族分布.
其中\(x \in \mathbb{R}^m\), \(T(x) = (T_1(x), T_2(x), \cdots, T_k(x)) \in \mathbb{R}^k\), \(\theta = (\theta_1, \theta_2,\cdots, \theta_k)\)为未知参数, \(Z(\theta) = \int h(x)e^{\langle T(x), \theta \rangle} \mathrm{d}x\)为配平常数.
若令\(C(x) = \log h (x)\), \(A(\theta) = \log Z(\theta)\), 则
\]
指数族分布还有一种更一般的形式:
\]
更甚者
\]
\(\phi\)控制分布的形状.
性质
\(A(\theta)\)
Proposition 1:
\]
proof:
已知:
\int \exp (\frac{\langle T(x), \theta \rangle - A(\theta)}{\phi} + C(x, \phi)) \mathrm{d}x = 1.
\]
两边关于\(\theta\)求梯度得:
\]
Proposition 2:
\]
proof:
\int \exp (\frac{\langle T(x), \theta \rangle - A(\theta)}{\phi} + C(x, \phi)) T_i(x) \mathrm{d}x.
\]
\frac{\partial^2 A}{\partial \theta_i \partial \theta_j}
&= \int f_{\theta}(x) \frac{T_j (x) - \frac{\partial A}{\partial \theta_j}}{\phi} T_i(x) \mathrm{d}x \\
&= \frac{1}{\phi}\int f_{\theta}(x) (T_j(x) - \frac{\partial A}{\partial \theta_j}) (T_i(x) - \frac{\partial A}{\partial \theta_i})\mathrm{d}x \\
&= \mathrm{Cov}(T_i(X), T_j(X)).
\end{array}
\]
Corollary 1: \(A({\theta})\)关于\(\theta\)是凸函数.
既然其黑塞矩阵半正定.
极大似然估计
设有\(\{x^i\}_{i=1}^n\)个样本, 则对数似然函数为
\]
因为\(A(\theta)\)是凸函数, 所以上述存在最小值点, 且
\]
故该最小值点在
\]
处达到.
最大熵
指数族分布实际上满足最大熵分布, 这是在没有任何偏爱的尺度下的分布.
即
\]
等价于最小化
\]
往往, 我们会有一些已知的统计信息, 通常以期望的形式表示:
\]
则我们的目标实际上是:
\mathrm{s.t.} \quad \int f(x) h_i(x) \mathrm{d}x = c_i, \quad i=0,2\cdots, s.
\]
其中\(h_0 = 1, c_0 =1\), 即密度函数需满足\(\int f(x) \mathrm{d} x= 1\).
利用拉格朗日乘数得:
\]
最优条件, \(J\)关于\(f\)的变分为0, 即
\]
即
\]
属于指数分布族.
例子
Bernoulli
\]
T(x) = x, \\
A(\theta) = \log (1 + e^{\theta}),\\
h(x) = 0.
\]
指数分布
\]
T(x) =-x, \\
A(\theta) = \log \frac{1}{\lambda}, \\
h(x) = \mathbb{I}(x\ge0).
\]
正态分布
\]
\(\sigma\)视作已知参数:
\]
T(x) = (x, -\frac{1}{2}x^2), \\
\phi = \sigma^2, \\
A(\theta) = \frac{1}{2}\mu^2, \\
C(x, \phi) = \frac{1}{2} \log (2\pi \sigma^2).
\]
\(\sigma\)视作未知参数:
\]
\theta = (\frac{\mu}{\sigma^2}, -\frac{1}{\sigma^2}), \\
A(\theta) = \frac{\mu^2}{2\sigma^2} + \log\sigma, \\
C(x) = -\frac{1}{2}\log(2\pi).
\]
Exponential family of distributions的更多相关文章
- 指数族分布(Exponential Families of Distributions)
指数族分布是一大类分布,基本形式为: T(x)是x的充分统计量(能为相应分布提供足够信息的统计量) 为了满足归一化条件,有: 可以看出,当T(x)=x时,e^A(theta)是h(x)的拉普拉斯变换. ...
- PRML读书笔记——2 Probability Distributions
2.1. Binary Variables 1. Bernoulli distribution, p(x = 1|µ) = µ 2.Binomial distribution + 3.beta dis ...
- Python2.7-random
random 模块,实现了各种分布下的伪随机数生成器.对于整数,可以从一个范围中随机挑选:对于序列,可以随机挑选其中的元素但不改变原序列,也可以对序列中的元素进行重新排列.此外,模块还封装了各种分布函 ...
- 基本概率分布Basic Concept of Probability Distributions 6: Exponential Distribution
PDF version PDF & CDF The exponential probability density function (PDF) is $$f(x; \lambda) = \b ...
- [MCSM]Exponential family: 指数分布族
Exponential family(指数分布族)是一个经常出现的概念,但是对其定义并不是特别的清晰,今天好好看了看WIKI上的内容,有了一个大致的了解,先和大家分享下.本文基本是WIKI上部分内容的 ...
- PRML Chapter 2. Probability Distributions
PRML Chapter 2. Probability Distributions P68 conjugate priors In Bayesian probability theory, if th ...
- Sampling Distributions and Central Limit Theorem in R(转)
The Central Limit Theorem (CLT), and the concept of the sampling distribution, are critical for unde ...
- 【概率论】5-7:Gama分布(The Gamma Distributions Part II)
title: [概率论]5-7:Gama分布(The Gamma Distributions Part II) categories: - Mathematic - Probability keywo ...
- Tensorflow Probability Distributions 简介
摘要:Tensorflow Distributions提供了两类抽象:distributions和bijectors.distributions提供了一系列具备快速.数值稳定的采样.对数概率计算以及其 ...
随机推荐
- D3-更改x轴的标签
记录,上代码
- 转Android service 启动篇之 startForegroundService
本文转自:https://blog.csdn.net/shift_wwx/article/details/82496447 前言: 在官方文档 Android 8.0 行为变更 中有这样一段话: An ...
- ORACLE 加大日志文件
--新建临时日志文件alter database add logfile group 4 ('/u01/app/oracle/oradata/orcl/redo04.log') size 10m;al ...
- Spring的事务传播机制(通俗易懂)
概述 Spring的事务传播机制有7种,在枚举Propagation中有定义. 1.REQUIRED PROPAGATION_REQUIRED:如果当前没有事务,就创建一个新事务,如果当前存在事务,就 ...
- Linux基础命令----smbclient
smbclient smbclient是一个smb服务器的客户端的管理程序,可以交互式的访问samba服务器. 此命令的适用范围:RedHat.RHEL.Ubuntu.CentOS.Fedora.SU ...
- MyBatis(2):CRUD操作
编写接口 import com.shandx.pojo.User; import java.util.List; public interface UserMapper { <span clas ...
- 【编程思想】【设计模式】【结构模式Structural】front_controller
Python版 https://github.com/faif/python-patterns/blob/master/structural/front_controller.py #!/usr/bi ...
- 02 - Vue3 UI Framework - 顶部边栏
顶部边栏比较简单,而且首页和文档页都需要,所以我们先从顶部边栏做起 前文回顾点击 这里 返回阅读列表点击 这里 初始化 首先,在 components 文件夹下,创建一个 vue 组件,命名为 Top ...
- CentOS6设置开机自启动
1.把开机启动脚本(mysqld)copy到文件夹/etc/init.d 或 /etc/rc.d/init.d 中 2.将启动程序的命令添加到 /etc/rc.d/rc.local 文件中,比如: # ...
- centos部署golang环境
目录 一.简介 二.部署 一.简介 Go语言(或 Golang)起源于 2007 年,并在 2009 年正式对外发布.Go 是非常年轻的一门语言,它的主要目标是"兼具 Python 等动态语 ...