多元正常后验


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这是一个非常简单的问题,但我无法在互联网上或书中的任何地方找到推导。我想看到一个贝叶斯如何更新多元正态分布的推导。例如:想象一下

P(x|μ,Σ)=N(μ,Σ)P(μ)=N(μ0,Σ0).

观察一组x1...xn,我想计算P(μ|x1...xn)。我知道答案是P(μ|x1...xn)=N(μn,Σn)其中

μn=Σ0(Σ0+1nΣ)1(1ni=1nxi)+1nΣ(Σ0+1nΣ)1μ0Σn=Σ0(Σ0+1nΣ)11nΣ

我正在寻找所有中间矩阵代数得出的结果。

任何帮助深表感谢。


2
我们的《贝叶斯核心》一章也解决了这一问题。3,第3.2节,第54-57页,我们认为是详细的矩阵代数!
西安

1
OP说这不是一个家庭作业问题,甚至解释了为什么他问这个问题以及他想如何使用答案。为什么不为他人发布?我知道为什么我们不想提供家庭作业问题解决服务,但这有点过头了。
Michael R. Chernick

3
@Alex:抱歉,链接错误,我的意思是贝叶斯核心。请注意,我们还在arXiv上发布了所有问题的解决方案。因此,在此处发布完整的解决方案不会有任何伤害!
西安

1
我删除了部分评论,这些评论相当于个人之间的私人交流,可以共享该问题的私人答案。那种事情正在滥用这个网站,这全都是关于公共问题和公共答案的。
ub

1
就像FYI一样,推导来自Duda,Hart和Stork的模式分类。但是,我很难遵循他们的一些步骤,这些步骤对我来说很重要。如果这仅仅是功课,就可以准确地写下他们所拥有的东西。
亚历克斯

Answers:


6

随着我们随机向量的分布:

xi|μN(μ,Σ)

μN(μ0,Σ0)

根据贝叶斯定律,后验分布如下:

p(μ|{xi})p(μ)i=1Np(xi|μ)

所以:

lnp(μ|{xi})=12i=1N(xiμ)Σ1(xiμ)12(μμ0)Σ01(μμ0)+const

=12NμΣ1μ+i=1NμΣ1xi12μΣ01μ+μΣ01μ0+const

=12μ(NΣ1+Σ01)μ+μ(Σ01μ0+Σ1i=1Nxi)+const

=12(μ(NΣ1+Σ01)1(Σ01μ0+Σ1i=1Nxi))(NΣ1+Σ01)(μ(NΣ1+Σ01)1(Σ01μ0+Σ1i=1Nxi))+const

高斯的对数密度:

μ|{xi}N((NΣ1+Σ01)1(Σ01μ0+Σ1i=1Nxi),(NΣ1+Σ01)1)

在表达式中使用伍德伯里恒等式作为协方差矩阵:

(NΣ1+Σ01)1=Σ(1NΣ+Σ0)11NΣ0

Which provides the covariance matrix in the form the OP wanted. Using this expression (and its symmetry) further in the expression for the mean we have:

Σ(1NΣ+Σ0)11NΣ0Σ01μ0+1NΣ0(1NΣ+Σ0)1ΣΣ1i=1Nxi

=Σ(1NΣ+Σ0)11Nμ0+Σ0(1NΣ+Σ0)1i=1N(1Nxi)

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

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