보통 위시 아트 후손의 유도


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나는 Normal-Wishart 후부의 파생을 연구하고 있지만 매개 변수 중 하나 (스케일 매트릭스의 후부, 아래쪽 참조)에 붙어 있습니다.

맥락과 완전성을 위해 다음은 모델과 나머지 파생물입니다.

xi∼N(μ,Λ)μ∼N(μ0,(κ0Λ)−1)Λ∼W(υ0,W0)

세 가지 요소 각각의 확장 된 형태는 다음과 같습니다 (최대 비례 상수).

  • 가능성 :

    N(xi|μ,Λ)∝|Λ|N/2exp⁡(−12∑i=1N(xiTΛxi−2μTΛxi+μTΛμ))
  • 일반적인 이전 :

    N(μ|(μ0,κ0Λ)−1)∝|Λ|1/2exp⁡(−12(μTκ0Λμ−2μTκ0Λμ0+μ0Tκ0Λμ0))
  • Wishart 이전 :

    W(Λ|υ0,W0)∝|Λ|υ0−D−12exp⁡(−12tr(W0−1Λ))

우리는 다음 과 같이 분해 될 수있는 사후 Normal-Wishart ( ) 뿐만 아니라 :N ( μ | μ , κ " Λ ) W ( Λ | υ ' , W ' )μ,Λ|μ′,κ′,υ′,W′N(μ|μ,κ′Λ)W(Λ|υ′,W′)

자유의υ′

가능성의 첫 번째 요소와 Wishart를 병합함으로써 우리는 뒤에서 Wishart 요소의 첫 번째 요소를 얻습니다. 따라서 후부의 첫 번째 매개 변수가 있습니다 : υ'=υ0+N

|Λ|υ0+N−D−12
υ′=υ0+N

스케일 팩터κ′

및 로 둘러 싸인 요소를 식별하여 이전 이 다음 가능성에 의해 업데이트되는 사람을 찾습니다 . 따라서 μ κ 0 Λ μ TμTμκ0Λ κ ' = κ 0 +N

μT((κ0+N)Λ)μ
κ′=κ0+N

평균μ′

세 번째 매개 변수는 내부의 내용을 식별하는 데 있습니다 : 따라서 세 번째 매개 변수가 있습니다 : 2 μ T ( Λ N ¯ x + κ 0 Λ μ 0 )2μT...μ ' = 1

2μT(ΛNx¯+κ0Λμ0)=2μTκ′Λμ′(ΛNx¯+κ0Λμ0)=κ′Λμ′(Nx¯+κ0μ0)=κ′μ′
μ′=1k′(Nx¯+κ0μ0)

스케일 매트릭스W′

그리고 네 번째 매개 변수는 나머지 매개 변수에 대한 작업에서 비롯됩니다.

tr(W′−1Λ)=tr(W0−1Λ)+∑i=1NxiTΛxi+μ0Tκ0Λμ0=tr(W0−1Λ)+∑i=1Ntr(xiTΛxi)+tr(μ0Tκ0Λμ0)=tr(W0−1Λ+∑i=1NxiTΛxi+μ0Tκ0Λμ0)

여기에서 계속 진행하고 (지금까지 실수하지 않은 경우) 대한 표준 솔루션을 얻는 방법은 무엇입니까?W′

편집 1 :

이제 우리는 표준 솔루션에서와 같이 두 개의 제곱을 얻기 위해 항을 재정렬하고 몇 가지 요소를 더하고 뺍니다.

tr(W′−1Λ)=tr(W−1Λ+∑i=1N(xiTΛxi+x¯TΛx¯−2xiTΛx¯)+κ0(μ0TΛμ0+x¯TΛx¯−2x¯TΛμ0)−∑i=1Nx¯TΛx¯+2∑i=1NxiTΛx¯−κ0x¯TΛx¯+2κ0x¯TΛμ0)=tr(W−1Λ+∑i=1N(xi−x¯)Λ(xi−x¯)T+κ0(x¯−μ0)Λ(x¯−μ0)T−Nx¯Λx¯T+2Nx¯Λx¯T−κ0x¯Λx¯T+2κ0x¯Λμ0T)

우리는 사각형에 남아있는 요소들을 단순화합니다 :

tr(W′−1Λ)=tr(W−1Λ+∑i=1N(xi−x¯)TΛ(xi−x¯)+κ0(x¯−μ0)TΛ(x¯−μ0)+(N−κ0)x¯TΛx¯+2κ0x¯TΛμ0)

편집 2 ( @bdeonovic의 답변 덕분에 후속 조치 )

추적은 주기적이므로 입니다. 그런 다음 다음 : tr(ABC)=tr(BCA)=tr(CAB)

tr(W′−1Λ)=tr(W−1Λ+∑i=1N(xi−x¯)(xi−x¯)TΛ+κ0(x¯−μ0)(x¯−μ0)TΛ+(N−κ0)x¯x¯TΛ+2κ0x¯μ0TΛ)
tr(W′−1)=tr(W−1+∑i=1N(xi−x¯)(xi−x¯)T+κ0(x¯−μ0)(x¯−μ0)T+(N−κ0)x¯x¯T+2κ0x¯μ0T)

거의! 그러나 여전히 거기에 없습니다. 목표는 다음과 같습니다.

W−1+∑i=1N(xi−x¯)(xi−x¯)T+κ0Nκ0+N(x¯−μ0)(x¯−μ0)T

답변:


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추적은 주기적이므로 입니다. 또한 트레이스는 되도록 덧셈을 분산 합니다. 이러한 사실 로 인해 추적 용어에서 용어를 뒤로 순환 하고 추적 용어를 결합 할 수 있어야 합니다. 결과는tr(ABC)=tr(BCA)=tr(CAB)tr(A+B)=tr(A)+tr(B)Λ

W′−1=W−1+∑i=1Nxixi⊺+μ0μ0⊺

감사! 그러나 거기에서 및 이 포함 된 표준 결과 ( en.wikipedia.org/wiki/Conjugate_prior )로 이동하는 방법을 . 나는 부정적인 징후조차 없다 : O∑(xi−x¯)x¯−μ0
— alberto

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가능성 전에 IS ×

|Λ|N/2exp⁡{−12(∑i=1NxiTΛxi−Nx¯TΛμ−μTΛNx¯+NμTΛμ)}×|Λ|(ν0−D−1)/2exp⁡{−12tr(W0−1Λ)}×|Λ|1/2exp⁡{−κ02(μTΛμ−μTΛμ0−μ0TΛμ+μ0TΛμ0)}.
로 다시 쓸 수 있습니다. 다시 쓸 수있다
|Λ|1/2|Λ|(ν0+N−D−1)/2×exp⁡{−12((κ0+N)μTΛμ−μTΛ(κ0μ0+Nx¯)−(κ0μ0+Nx¯)TΛμ+κ0μ0TΛμ0+∑i=1NxiTΛxi+tr(W0−1Λ))}
(κ0+N)μTΛμ−μTΛ(κ0μ0+Nx¯)−(κ0μ0+Nx¯)TΛμ+κ0μ0TΛμ0+∑i=1NxiTΛxi+tr(W0−1Λ)
다음과 같이 용어를 더하고 빼서 :
(κ0+N)μTΛμ−μTΛ(κ0μ0+Nx¯)−(κ0μ0+Nx¯)TΛμ+1κ0+N(κ0μ0+Nx¯)TΛ(κ0μ0+Nx¯)−1κ0+N(κ0μ0+Nx¯)TΛ(κ0μ0+Nx¯)+κ0μ0TΛμ0+∑i=1NxiTΛxi+tr(W0−1Λ).
상단 두 줄은 이제
(κ0+N)(μ−κ0μ+Nx¯κ0+N)TΛ(μ−κ0μ+Nx¯κ0+N).

가산 및 감산 다음 : 는 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다. Nx¯TΛx¯

−1κ0+엔(κ0μ0+엔엑스¯)티Λ(κ0μ0+엔엑스¯)+κ0μ0티Λμ0+∑나는=1엔엑스나는티Λ엑스나는+티아르 자형(여0−1Λ)
∑나는=1엔(엑스나는티Λ엑스나는−엑스나는티Λ엑스¯−엑스¯티Λ엑스나는+엑스¯티Λ엑스¯)+엔엑스¯티Λ엑스¯+κ0μ0티Λμ0−1κ0+엔(κ0μ0+엔엑스¯)티Λ(κ0μ0+엔엑스¯)+티아르 자형(여0−1Λ).
합계 기간
∑나는=1엔(엑스나는티Λ엑스나는−엑스나는티Λ엑스¯−엑스¯티Λ엑스나는+엑스¯티Λ엑스¯)
에 해당 이제 는 다음과 같이 확장 할 수 있습니다.
∑나는=1엔(엑스나는−엑스¯)티Λ(엑스나는−엑스¯).
엔엑스¯티Λ엑스¯+κ0μ0티Λμ0−1κ0+엔(κ0μ0+엔엑스¯)티Λ(κ0μ0+엔엑스¯)
엔엑스¯티Λ엑스¯+κ0μ0티Λμ0−1κ0+엔(κ02μ0티Λμ0+엔κ0μ0티Λ엑스¯0+엔κ0엑스¯티Λμ0+엔2엑스¯티Λ엑스¯),
이는
엔κ0κ0+엔(엑스¯티Λ엑스¯−엑스¯티Λμ0−μ0티Λ엑스¯+μ0티Λμ0)=엔κ0κ0+엔(엑스¯−μ0)티Λ(엑스¯−μ0).

다음 두 용어는 스칼라입니다. 스칼라도 그 트레이스와 같으므로

∑나는=1엔(엑스나는−엑스¯)티Λ(엑스나는−엑스¯),엔κ0κ0+엔(엑스¯−μ0)티Λ(엑스¯−μ0).
티아르 자형(여0−1Λ)+∑나는=1엔(엑스나는−엑스¯)티Λ(엑스나는−엑스¯)+엔κ0κ0+엔(엑스¯−μ0)티Λ(엑스¯−μ0)
로 다시 쓸 수 있습니다. 이후 , 상기 합산 같음
티아르 자형(여0−1Λ)+티아르 자형(∑나는=1엔(엑스나는−엑스¯)티Λ(엑스나는−엑스¯))+티아르 자형(엔κ0κ0+엔(엑스¯−μ0)티Λ(엑스¯−μ0)).
티아르 자형(ㅏ비씨)=티아르 자형(씨ㅏ비)
티아르 자형(여0−1Λ)+티아르 자형(∑나는=1엔(엑스나는−엑스¯)(엑스나는−엑스¯)티Λ)+티아르 자형(엔κ0κ0+엔(엑스¯−μ0)(엑스¯−μ0)티Λ).
이라는 사실을 사용하여 다음 과 같이 합을 다시 쓸 수 있습니다. 티아르 자형(ㅏ+비)=티아르 자형(ㅏ)+티아르 자형(비)
티아르 자형(여0−1Λ+∑나는=1엔(엑스나는−엑스¯)(엑스나는−엑스¯)티Λ+엔κ0κ0+엔(엑스¯−μ0)(엑스¯−μ0)티Λ)=티아르 자형((여0−1+∑나는=1엔(엑스나는−엑스¯)(엑스나는−엑스¯)티+엔κ0κ0+엔(엑스¯−μ0)(엑스¯−μ0)티)Λ).

우리가 할 수있는 경우, 즉 함께 모든 퍼팅 우리는 이전 의 가능성과 같습니다 에스=∑나는=1엔(엑스나는−엑스¯)(엑스나는−엑스¯)티×

|Λ|1/2특급⁡{−κ0+엔2(μ−κ0μ+엔엑스¯κ0+엔)티Λ(μ−κ0μ+엔엑스¯κ0+엔)}×|Λ|(ν0+엔−디−1)/2특급⁡{−12티아르 자형((여0−1+에스+엔κ0κ0+엔(엑스¯−μ0)(엑스¯−μ0)티)Λ)},
입니다.
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