EM 알고리즘 연습 문제


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이것은 중기 시험 연습 문제입니다. 문제는 EM 알고리즘 예입니다. (f) 부분에 문제가 있습니다. 완성을 위해 (a)-(e) 부분을 나열하고 실수를 저지른 경우에 대비합니다.

하자 속도 독립 지수 확률 변수 일 . 불행하게도, 실제 값은 관찰되지 않으며, 우리는 단지 여부를 관찰 값이 일정한 간격 내에. 하자 , 및 입니다 . 관찰 된 데이터는 됩니다.X1,…,XnθXXG1j=1{Xj<1}G2j=1{1<Xj<2}G3j=1{Xj>2}j=1,…,n(G1j,G2j,G3j)

(a) 관찰 된 데이터 가능성을 제시하십시오.

L(θ|G)=∏j=1nPr{Xj<1}G1jPr{1<Xj<2}G2jPr{Xj>2}G3j=∏j=1n(1−e−θ)G1j(e−θ−e−2θ)G2j(e−2θ)G3j

(b) 완전한 데이터 가능성 제공

L(θ|X,G)=∏j=1n(θe−θxj)G1j(θe−θxj)G2j(θe−θxj)G3j

(c) 잠재 변수 의 예측 밀도f(xj|G,θ)

에프(엑스제이|지,θ)=에프엑스,지(엑스제이,지)에프지(지)=θ이자형−θ엑스제이1{엑스제이∈지역 r st 지아르 자형제이=1}(1−이자형−θ)지1제이(이자형−θ−이자형−2θ)지2제이(이자형−2θ)지삼제이

(d) 전자 단계. 함수큐(θ,θ나는)

큐(θ,θ나는)=이자형엑스|지,θ나는[로그⁡에프(엑스|지,θ)]=엔로그⁡θ−θ∑제이=1엔이자형[엑스제이|지,θ나는]−엔1로그⁡(1−이자형−θ)−엔2로그⁡(이자형−θ−이자형−2θ)−엔삼로그⁡이자형−2θ=엔로그⁡θ−θ∑제이=1엔이자형[엑스제이|지,θ나는]−엔1로그⁡(1−이자형−θ)−엔2로그⁡(이자형−θ(1−이자형−θ))+2θ엔삼=엔로그⁡θ−θ∑제이=1엔이자형[엑스제이|지,θ나는]−엔1로그⁡(1−이자형−θ)+θ엔2−엔2로그⁡(1−이자형−θ)+2θ엔삼

여기서엔1=∑제이=1엔지1제이,엔2=∑제이=1엔지2제이,엔삼=∑제이=1엔지삼제이

(e) 대해 을 제공하십시오 .이자형[엑스제이|지아르 자형제이=1,θ나는]아르 자형=1,2,삼

나는 내가 옳다고 확신하는 결과를 나열 할 것이지만 파생은 이미이 문제에 대해 조금 길 것입니다.

이자형[엑스제이|지1제이=1,θ나는]=(11−이자형−θ나는)(1θ나는−이자형−θ나는(1+1/θ나는))이자형[엑스제이|지2제이=1,θ나는]=(1이자형−θ나는−이자형−2θ나는)(이자형−θ나는(1+1/θ나는)−이자형−2θ나는(2+1/θ나는))이자형[엑스제이|지삼제이=1,θ나는]=(1이자형−2θ나는)(이자형−2θ나는(2+1/θ나는))

이것은 내가 붙어있는 부분이며 이전 실수로 인한 것일 수 있습니다.

(f) M- 단계. 를 최대화 하는 를 찾으십시오.θ큐(θ,θ나는)

총 기대 법칙에 따르면 그 때문에이자형[엑스제이|지,θ나는]=(1θ나는−이자형−θ나는(1+1/θ나는))+(이자형−θ나는(1+1/θ나는)−이자형−2θ나는(2+1/θ나는))+(이자형−2θ나는(2+1/θ나는))=1/θ나는

큐(θ,θ나는)=엔로그⁡θ−θ∑제이=1엔이자형[엑스제이|지,θ나는]−엔1로그⁡(1−이자형−θ)+θ엔2−엔2로그⁡(1−이자형−θ)+2θ엔삼=엔로그⁡θ−θ엔θ나는−엔1로그⁡(1−이자형−θ)+θ엔2−엔2로그⁡(1−이자형−θ)+2θ엔삼∂큐(θ,θ나는)∂θ=엔θ−엔θ나는−(엔1+엔2)이자형−θ1−이자형−θ+엔2+2엔삼

다음으로 이것을 0으로 설정하고 해결 해야하지만, 오랫동안 이것을 시도했지만 를 해결할 수없는 것 같습니다 !θθ


나는 를 1 분 동안 의 거듭 제곱 으로 해석하고있었습니다 . 가장 혼란스러운. 일반적으로, 반복 횟수 (스텝 수)를 괄호 안에 넣어 또는 괄호 되도록 혼동되지 번째 전력 . 적어도 그것이 그것이 문제에 있다고 말하는 것이 가장 좋습니다 (지금은 올바르게 생각한다고 가정). θ나는θ[나는](나는)θ(나는)나는θ나는
— Glen_b-복지 모니카

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예 글렌, 미안 그것에 대해, 그것은 참으로 전각 알고리즘의 일 반복 처리. 나는
— bdeonovic

답변:


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완전한 데이터 가능성은 G를 포함하지 않아야합니다! 가 지수 일 때는 단순히 일 가능성이 있습니다 . 당신이이 중 하나만 있기 때문에 지수 가능성에 단순화를 작성 가지고 전체 데이터 가능성이 있습니다 의이 떠나 1.이 될 수 '나중에 놨 당신을, 그러나, 전체 데이터 가능성에이야. θXGrjG

(d) 부분에서는 관찰 된 데이터 로그 가능성이 아닌 완전한 데이터 로그 가능성을 예상해야합니다.

또한 총 기대 법칙을 사용해서는 안됩니다! G가 관찰되고 임의적이지 않다는 것을 기억하십시오. 따라서 각 에 대해 조건부 기대 중 하나만 수행해야합니다 . 이 조건부 예상을 이라는 용어로 바꾸고 M 단계를 수행하십시오.XjXj(i)


@ Benjamin 문제는 어떻게됩니까? 어떻게해야하는지 이해하도록 도와 줄 수 있었습니까?
— jsk

의견 @jsk에 감사드립니다. 나는 침대에 갔다 그래서 나는 지난 밤에 피곤했다,하지만 난 : 아침 식사 후이 다시 오늘 아침에 해결합니다
— bdeonovic

내가 알아 낸 것 같아! 다시 감사합니다! 이것은 실제로 오늘의 결승전을 준비하고 있었으므로 EM에 관한 몇 가지 사항을 분명히하는 데 실제로 도움이되었습니다.
— bdeonovic

천만에요. 오늘 결말이 잘 되길 바랍니다!
— jsk

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@jsk의 의견을 바탕으로 실수를 해결하려고합니다.

엘(θ|엑스,지)=∏제이=1엔θ이자형−θ엑스제이

Q(θ,θi)=nlog⁡θ−θ∑j=1nE[Xj|G,θi]=nlog⁡θ−θ(∑j=1ng1j1−e−θi)(1θi−e−θi(1+1/θi))−θ(∑j=1ng2je−θi(1−e−θi))(e−θi(1+1/θi)−e−2θi(2+1/θi))−θ(∑j=1ng3je−2θi)(e−2θi(2+1/θi))=nlog⁡θ−θN1A−θN2B−θN3C∂Q(θ,θi)∂θ=nθ−N1A−N2B−N3C=set0

풀면 우리 얻을θθ(i+1)=nN1A+N2B+N3C

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