매개 변수화 공분산 행렬이있는 양의 k 차원 사분면에 대한 분포는 무엇입니까?


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부정적인 시뮬레이션에 대한 그의 문제에 대한 zzk 의 질문 에 이어 , 공분산 행렬 를 설정할 수있는 양의 k 차원 사분면 에서 매개 변수화 된 분포 패밀리가 무엇인지 궁금합니다 . ΣR+kΣ

zzk 에서 설명한 것처럼 의 분포에서 시작 하여 선형 변환 적용하면 작동하지 않습니다. X⟶ Σ 1 / 2 (X-μ)+μR+kX⟶Σ1/2(X−μ)+μ

답변:


6

우리는 다변량 정규 확률 벡터를 가지고 있다고 가정하자 함께 및 전체 순위 대칭 양수 한정 행렬 .μ ∈ R k k × k Σ = ( σ i j )

(log⁡X1,…,log⁡Xk)∼N(μ,Σ),
μ∈Rkk×kΣ=(σij)

로그 정규 경우 m i : = E [ X i ] = e μ i + σ i i / 2(X1,…,Xk)C I J : = COV [ X I , X의 J ] = m I

mi:=E[Xi]=eμi+σii/2,i=1,…,k,
cij:=Cov[Xi,Xj]=mimj(eσij−1),i,j=1,…,k,

그리고 .cij>−mimj

따라서, 우리는 반대 질문 수 주어진 및 대칭적인 양의 정부 호 매트릭스 , 만족 , 만약 우리는 규정 된 평균과 공분산을 가진 로그 정규 벡터를 갖게 될 것입니다. K × K C = ( C I J ) C I J > - m 난 해요 J μ 난 = 로그 m을 I - 1m=(m1,…,mk)∈R+kk×kC=(cij)cij>−mimjσ i j = log ( c i j

μi=log⁡mi−12log⁡(ciimi2+1),i=1,…,k,
σij=log⁡(cijmimj+1),i,j=1,…,k,

및 에 대한 제한 은 자연 조건 .m E [ X i X j ] > 0CmE[XiXj]>0


대단해, 파울로! 공분산 행렬에 대해 작업 솔루션과 적절한 조건을 모두 얻었으며이 질문에 대한 답변도 제공 됩니다. 대수-노멀은 결국 감마보다 더 편리합니다.
— 시안

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실제로, 나는 보행자 솔루션을 가지고 있습니다.

  1. 시작 및 값에 맞추기 위해 두 파라미터를 선택 , .E [ X 1 ] var ( X 1 )X1∼Ga(α11,β1)E[X1]var(X1)
  2. 가지고 과의 값에 맞도록 세 개의 매개 변수를 선택 , 및 입니다.X2|X1∼Ga(α21X1+α22,β2)E[X2]var(X2)cov(X1,X2)
  3. 가지고 과의 값에 맞도록 네 개의 매개 변수를 선택 , , 및 .X3|X1,X2∼Ga(α31X1+α32X2+α33,β3)E[X3]var(X3)cov(X1,X3)cov(X2,X3)

그러나 ... 모수 방정식의 모수 및 비선형 특성에 대한 제약 조건이 주어지면 모멘트의 일부 집합이 허용 가능한 매개 변수 세트에 해당하지 않을 수 있습니다.

예를 들어 일 때 방정식 시스템 k=2

β1=μ1/σ12,α11−μ1β1=0

α22=μ2β2−α21μ1,α21=(σ12+μ1μ2−μ2)σ12+μ12−μ1β2
(σ12+μ1μ2−μ2)2(σ12+μ12−μ1)2σ12+μ2β2=σ22.
및 대해 임의의 (그리고 선험적으로 허용되는) 값으로 R 코드를 실행하면 솔루션이없는 많은 경우가 발생했습니다. 다시 말하지만, 에 대한 분포에 대한 상관 행렬 이 단순한 양의 결정 요인에 대한 더 강한 제한을 가질 수 있기 때문에 그다지 의미가 없습니다 .μΣR+2

업데이트 ( 04/04 ) : deinst는이 질문을 수학 포럼 의 새로운 질문 으로 바 꾸었습니다 .


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이것을 부드럽게 확장하는 한 가지 방법은 자연 지수 군 그런 다음 평균과 공분산은 의 기울기와 헤 시안입니다 . 경우 (실수 지수로> -1) 다항식이고 다음 (진짜 지수)와 다항식의 기록이며, 분산 및 헤센가 유리 함수이다. 이것이 평균과 공분산 행렬을 표현할 수있는 충분한 자유를 준다고 생각합니다.
f(X|θ)=h(x)eθTX−A(θ).
AhA
— deinst

@deinst : (+1)이 지수 패밀리 표현을 간단하게 활용할 수있는 예가 있습니까?
— Xi'an

2
어쩌면 나는 문제를 잘 이해하지 못할 수도 있습니다. 그러나 을 완벽하게 지원 하고 평균 갖는 동일한 한계 를 갖는 이변 량 랜덤 벡터 를 고려하십시오 . 어떻게 이런 이변 량 분포의 상관 관계를 가질 수있다 예를 들어, 가까운 -1? 경험적으로, 나는 이것을 수행하지 않았지만 이면 지원에 대한 모순이 발생 하는 것으로 보입니다 . 아니? (X,Y)FR+0<μ<∞ρP(X>2μ)>0
— 추기경

1
지지가 일 때 공분산 행렬 에는 Stieltjes moment 조건을 통해 제한 이 있습니다 . 어쨌든, 왜 -1에 가까운 상관 관계 가 선험적으로 제외되는지 알 수 없습니다 . ΣR+k
— 시안

2
맞아요, 이것은 내가 받고있는 것과 관련이 있습니다. 상관 관계와 관련하여 내 예를 고려하십시오. 경우 및 동일 한계가 평균과 정확하게의 상관 -1 의 값은 무엇을해야 모든 이러한 실현이 될 ?를 (질문과 대답 모두에 +1입니다. 나는 이것을 좋아합니다.)XYFμP(X>2μ)>0YX
— 추기경

2

시안의 의견에 대한 답변입니다. 너무 길고 편안한 의견이 되려면 TeX가 많이 있어야합니다. Caveat Lector : 대수학 실수를 한 것이 확실합니다. 이것은 내가 처음 생각했던 것만 큼 유연하지 않은 것 같습니다.

에서 형식 의 분포를 만들어 봅시다. 하자 과 . 하자 은 가 모든 대해 0보다 큰 실수 인 2 항 다항식 입니다. 그런 다음 R+3

f(x|θ)=h(x)e−θTx−A(θ)
x=(x,y,z)θ=(θ1,θ2,θ3)
h(x)=cx1e1−1x2e2−1x3e3−1+dx1f1−1x2f2−1x3f3−1
ei,fii
A(θ)=log⁡(cΓ(e1)θ1e1Γ(e2)θ2e2Γ(e3)θ3e3+dΓ(f1)θ1f1Γ(f2)θ2f2Γ(f3)θ3f3).

이제 편의상 and

c′=cΓ(e1)Γ(e2)Γ(e2)θ1f1θ2f2θ3f3
d′=dΓ(f1)Γ(f2)Γ(f2)θ1e1θ2e2θ3e3

이제 우리의 분포의 평균으로의 기울기이고 , 우리가 , 와 . 공분산은의 헤센 같이 그리고 , 우리가 및 (아래 첨자를 명백한 방식으로 변경하여 얻은 공분산 행렬의 다른 용어).AμX=e1c′+f1d′θ1(c′+d′)μY=e2c′+f2d′θ2(c′+d′)μZ=e3c′+f3d′θ3(c′+d′)A Cov(X,Y)=(e1-f1)(e2-f2)c'd'

σX2=(e1c′+f1d′)(c′+d′)+(e1−f1)2c′d′θ12(c′+d′)2
Cov(X,Y)=(e1−f1)(e2−f2)c′d′θ1θ2(c′+d′)

이것은 공분산 행렬을 얻기에 충분한 유연성이 아닌 것 같습니다. 나는 다항식에서 다른 용어를 시도해야합니다 (그러나 나는 또한 작동하지 않을 것이라고 생각합니다 (분명히 더 생각할 필요가 있습니다)).


5 개의 제약 조건에 대한 4 개의 매개 변수 ...? (θ1,θ2,θ3,c)
— 시안

@xian 6 개의 지수 와 도 있습니다. f 나eifi
— deinst

나는 약간 (?) 혼란 스럽다. 지수를 지수 패밀리의 매개 변수로 처리하지 않았습니다. 그러나 실제로 9 모멘트 방정식을 올바르게 얻기 위해 원하는대로 그 힘을 바꿀 수 있습니다.
— 시안

@ Xi'an 당신은 정확합니다, 나는 그것들을 지수 패밀리의 매개 변수로 처리하지 않았습니다. 그렇게함으로써 가족은 더 이상 자연적인 가족이되지 못했을 것입니다. 그리고 그것들을 포함하면 모멘트 방정식을 계산하기위한 대수학을 방해했을 것입니다.
— deinst
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