黑森矩阵和协方差矩阵之间的关系


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在研究最大似然估计时,要进行最大似然估计的推论,我们需要知道方差。要找出方差,我需要知道Cramer的Rao下界,它看起来像是在曲率上具有二阶导数的Hessian矩阵。我有点混在一起来定义协方差矩阵和粗麻布矩阵之间的关系。希望听到有关该问题的一些解释。一个简单的例子将不胜感激。

Answers:


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您应该首先查看有关Fisher信息矩阵的基本问题以及与Hessian和标准误差的关系

假设我们有一个统计模型(家庭分布)。在最一般的情况下,我们有d 我米(Θ )= d,所以该家族由参数θ = (θ 1,...... ,θ d )Ť。在一定的规律性条件下,我们有{fθ:θ∈Θ}dim(Θ)=dθ=(θ1个,…,θd)Ť

Ii,j(θ)=−Eθ[∂2l(X;θ)∂θi∂θj]=−Eθ[Hi,j(l(X;θ))]

其中是费希尔信息矩阵(作为的函数θ)和X是观察到的值(样品)Ii,jθX

l(X;θ)=ln(fθ(X)), for some θ∈Θ

因此Fisher信息矩阵是在一定θ条件下对数概率Hesian的否定期望值θ

现在假设我们要估计未知参数某些矢量函数。通常期望估计器T (X )= (T 1(X ),… ,T d(X ))是无偏的,即ψ(θ)T(X)=(T1(X),…,Td(X))

∀θ∈Θ Eθ[T(X)]=ψ(θ)

克拉美-罗下界状态,对于每一个无偏 的C ^ Ô v θ(Ť (X ))满足T(X)covθ(T(X))

covθ(T(X))≥∂ψ(θ)∂θI−1(θ)(∂ψ(θ)∂θ)T=B(θ)

其中用于矩阵装置,其甲- 乙是半正定的,∂&ψ (θ )A≥BA−B是一个简单的雅可比Ĵ我,Ĵ(ψ)。请注意,如果我们估计θ,即ψ(θ)=θ,则以上简化为∂ψ(θ)∂θJi,j(ψ)θψ(θ)=θ

CØvθ(Ť(X))≥一世-1个(θ)

但是它真的告诉我们什么?例如,回想一下

v一个[Rθ(Ť一世(X))=[CØvθ(Ť(X))]一世,一世

一个

∀一世 一个一世,一世≥0

从上面我们可以得出结论,每个估计元素的方差都由矩阵对角元素界定乙(θ)

∀一世 v一个[Rθ(Ť一世(X))≥[乙(θ)]一世,一世

因此,CRLB不会告诉我们估计量的方差,但是我们的估计量是否最优,即在所有无偏估计量中其协方差最低。


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感谢您在这里的解释。我不是一个真正的数学家,但是我很认真地学习数学。但是,对我来说,它仍然太抽象。我希望有一些带有简单数字的温柔例子,一定会理解。
— user122358 '17
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