“제한적”분포와“정적”분포의 차이점은 무엇입니까?


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Markov 체인에 대한 질문을하고 있으며 마지막 두 부분은 다음과 같이 말합니다.

  • 이 Markov 체인에는 제한적인 분포가 있습니다. 답이 "예"이면 제한 분포를 찾으십시오. 대답이 "아니오"인 경우 이유를 설명하십시오.
  • 이 Markov 체인에는 고정 분포가 있습니까? 답이 "예"이면 고정 분포를 찾으십시오. 대답이 "아니오"인 경우 이유를 설명하십시오.

차이점은 무엇입니까? 이전에는 제한 분포가 사용하여 계산할 때라고 생각 P=CAnC−1했지만 이것이 n 번째 단계 전이 행렬입니다. 그들은 고정 분포라고 생각하는 사용하여 제한 분포를 계산했습니다 .Π=ΠP

그러면 어느 것입니까?


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예를 들어, 분포 제한에 관한 Karl Sigman의 노트 는 "제한적"및 "정적"분포를 동의어로 정의합니다 (5 페이지 하단의 정의 2.3). 따라서 차이점을 확인하려면 교과서의 정의를 참조 해야합니다 .
— whuber

Π = ( π 0 , π 1 , . . . , π N )limn→∞Pii(n)Π=(π0,π1,...,πn)

@whuber 사실, 이전 제한 배포 질문에서 평등을 못하기 때문에 지금 혼란 스럽습니다 . π0+π1+π2=1
— Kaish

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고정 분포는 시간이 지남에 따라 안정적인 분포입니다. 내가 아는 한, Markov 체인의 제한 배포는 고정적이며 Markov 체인에 고정 배포가있는 경우 제한 배포이기도합니다.
— shadowtalker

여기 Andreas의 답변 quora.com/…에
— Siddharth Shakya

답변:


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에서 확률 적 모델링에 소개 핀 스키와은 Karlin (2011)에 의해 :

π = ( 1

P=‖0110‖
(1π=(12,12)
(12,12)‖0110‖=(12,12)

이전 섹션에서는 이미 다음과 같이 " 제한 확률 분포 " 를 정의 했습니다.π

limn→∞Pij(n)=πj for j=0,1,…,N

그리고 동등하게

limn→∞Pr⁡{Xn=j|X0=i}=πj>0 for j=0,1,…,N
(p. 165).

위의 예제는 결정적으로 진동하므로 시퀀스에 한계가없는 것과 같은 방식 으로 한계가 없습니다.{1,0,1,0,1,…}


그들은 정기적 인 Markov 체인 (모든 n- 단계 전이 확률이 긍정적 인)은 항상 제한적인 분포를 가지고 있으며 그것이 고유 한 음이 아닌 솔루션이어야 함을 증명합니다

πj=∑k=0NπkPkj,  j=0,1,…,N,∑k=0Nπk=1
(p. 168 )

그런 다음 예제와 같은 페이지에

(4.27)을 만족하는 모든 세트 고정 확률 분포 라고합니다. Pr { X 0 = i } = π i Pr { X n = i } = π i n = 1 , 2 , …(πi)i=0∞ Markov 체인의 . "고정"이라는 용어는 고정 분포에 따라 Markov 체인이 시작된 특성에서 모든 시점에이 분포를 따릅니다. 공식적으로 인 경우 모든 대해 입니다 .Pr⁡{X0=i}=πiPr⁡{Xn=i}=πin=1,2,…

여기서 (4.27)은 방정식 세트입니다.

πi≥0,∑i=0∞πi=1, and πj=∑i=0∞πiPij.

이는 현재 무한한 수의 상태를 제외하고는 위와 동일한 고정 상태입니다.

이 정상 성의 정의를 사용하면 168 페이지의 명령문을 다음과 같이 소급해서 다시 정리할 수 있습니다.

  1. 정규 Markov 체인의 제한 배포는 고정 배포입니다.
  2. Markov 체인의 제한 배포가 고정 배포 인 경우 고정 배포는 고유합니다.

정상성에 대한 '전환 확률이 시간이 지남에 따라 변하지 않는다'는 의미를 명확하게 설명 할 수 있습니까? 제한 및 고정 분포는 주 전체의 확률에 관한 것입니다.
— Juho Kokkala

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네, 나는 당신이 당신의 자신의 답변을 썼지 만 더 정확하도록 나의 것을 재구성했습니다.
— shadowtalker

나는 아직도 그것을 얻지 못한다. "무한한 수의 상태를 가진 지금을 제외하고 ..."라고 말할 때 무슨 뜻입니까? 좀 더 명확하게 설명해 주시겠습니까?
— roni

@roni 라고하면 두 표현은 동일하다N=∞
— shadowtalker

첫 번째 강조 표시된 블록에서 는 예제의 고정 분포이지만 이 진동 하므로 제한적인 분포 가 없으므로 정상 상태가 아닙니다. 이는 고정 분포 만 계산되는 경우 정상 상태의 존재를 보장하지 않음을 의미합니까? P의 Nπ=(1/2,1/2)Pn
— Guoyang Qin

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고정식 분포는 이러한 분포이다 단계에서의 상태들에 분포한다는 경우 K는 인 π 단계에서의 상태에 대한 분포 또한 다음, k는 + 1 이다 π . 즉, π = π P 입니다. 리미팅 분포는 이러한 분포이다 π 초기 분포가 무엇인지에 상관없이, 주 모이는 걸쳐 분포하는 것이 π 단계의 수가 무한대 같이 LIM K → ∞ π ( 0 ) P의 K = π ,πkπk+1π

π=πP.
ππ
limk→∞π(0)Pk=π,
독립적입니다 . 예를 들어, 두 상태가 동전의 측면 인 { h e a d s , t a i l s } 인 Markov 체인을 고려해 봅시다 . 각 단계는 동전을 거꾸로 뒤집는 것으로 구성됩니다 (확률 1). 상태 분포를 계산할 때 이전 단계에 조건부로 적용되지 않습니다. 즉, 확률을 계산하는 사람은 동전을 볼 수 없습니다. 따라서 전이 행렬은 P = ( 0 1 1 0 ) 입니다. 동전을 무작위로 뒤집어서 초기화하면 ( ππ(0){heads,tails}
P=(0110).
) 다음 모든 후속 시간 단계가이 분포를 따릅니다. (공정한 동전을 뒤집어 뒤집어 놓으면 머리 확률은 여전히0.5입니다.) 따라서 ( 0.5 0.5 ) 는이 Markov 체인의 고정 분포입니다.π(0)=(0.50.5)0.5(0.50.5)

그러나,이 체인이 제한 분포를하지 않습니다 : 그것은 확률로 머리를 수 있도록 우리가 동전을 초기화 가정 . 이후의 모든 상태는 초기 상태에 의해 결정되는 바와 같이 다음, 단계 짝수 후 상태 확률 헤드 인 2 / 3 과 같이 홀수 후의 상태 확률 헤드 인 1 / 3 . 이 단계는 아무리 많은 단계를 수행하든 유지되므로 상태 분포는 제한이 없습니다.2/32/31/3

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P=(1/65/65/61/6).
0.5(0.50.5)

초기 상태를 잊어 버리는 것에 대한 좋은 지적은 내 대답에서 이것을 완전히 반겼습니다.
— shadowtalker

P=(0110)

@GuoyangQin 새로운 질문이있는 경우 질문으로 질문을 게시 할 수 있습니다 (질문을 제공하는 데 도움이되는 경우이 질문에 연결). 이 맥락에서 "안정적인 상태"가 "정적 분포"를 의미한다고 생각했지만 질문에 용어를 명확하게 정의하는 것이 가장 좋습니다
— Juho Kokkala

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표기법을 제쳐두고“정 지적”이라는 단어는“한 번 도착하면 그곳에 머무를 것”을 의미합니다. "제한하는"이라는 단어는 "충분히 가면 결국 도착할 것"을 의미합니다. 이것이 도움이 될 것이라고 생각했습니다.


이것이 질문에 어떻게 적용되는지는 확실하지 않습니다. 설명해 주시겠습니까?
— whuber

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안녕하세요 @ whuber, 제한 배포는 반드시 고정 배포이고 고정 배포는 반드시 제한 배포는 아닙니다. 따라서 차이가 있습니다. 이것은 본질적으로 다른 답변과 동일하지만 기억하기가 더 쉽다고 생각합니다.
— BlueSky

설명해 주셔서 감사합니다. 달성하려는 내용을 보여줍니다. 그러나 수학적 정의와 일치하는 방식으로 "고정"에 대한 설명을 해석하는 합리적인 방법을 찾을 수 없습니다.
— whuber

@ whuber BlueSky의 문구는 나에게 "고정 점"이라는 매우 간단한 일반 영어 개념처럼 보입니다. 객체의 의미가 확실하지 않습니다.
— Richard Rast
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