修正的Dirichlet分布的期望值是多少?(整合问题)


14

使用具有相同比例参数的Gamma变量很容易产生具有Dirichlet分布的随机变量。如果:

Xi∼Gamma(αi,β)

然后:

(X1∑jXj,…,Xn∑jXj)∼Dirichlet(α1,…,αn)

问题 如果比例参数不相等会怎样?

Xi∼Gamma(αi,βi)

那么这个变量的分布是什么?

(X1∑jXj,…,Xn∑jXj)∼?

对我来说,知道这种分布的期望值就足够了。
我需要一个可以由计算机非常快速地求值的近似封闭代数公式。
假设精度为0.01就足够了。
您可以假设:

αi,βi∈N

注意简而言之,任务是找到该积分的近似值:

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


1
@卢卡斯能说任何有关的参数,α 我和β 我?可以获取∑ j X j的精确表达式,从而逼近比率的期望值,但是对于参数的某些组合,人们可以以较少的工作利用正态或鞍点近似。我认为不会有通用的逼近方法,因此欢迎附加限制。nαiβi∑jXj
— ub

和 ∑ j X j是相关的,因此我们必须近似积分本身。α 我是经常像1或2和少量有时大如10000同样王氏 β 我但是它通常比大10倍 α 我。X1∑jXjαiβiαi
— 卢卡斯卢

问题是与小。如果所有的α 我都大,那么整个积分的好approxmiation为:α 1 / β 1αiαiα1/β1∑jαj/βj
— 卢卡斯路易斯

@Łukasz如果您需要评估期望的表达式,那么为什么需要代数公式?我正在考虑应用一些数字技巧来获得期望,但我需要一些反馈:)
— deps_stats 2011-02-10

我需要在程序中对其进行多次评估。它必须非常快,即没有循环,最好没有太多的除法。
— 卢卡斯卢

Answers:


2

只是一个初步的说法,如果要计算速度,通常必须牺牲准确性。通常,“更多准确性” =“更多时间”。无论如何,这里是一个二阶近似值,应该改进您在上面的评论中建议的“粗略”近似值:

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
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.