似然函数 最大后验假设 最大似然估计

xiaoxiao2021-02-27  428

1、似然函数 统计学中,似然函数是一种关于统计模型参数的函数。给定输出x时,关于参数θ的似然函数L(θ|x)(在数值上)等于给定参数θ后变量X的概率: L(θ|x)=P(X=x|θ)。 似然函数在推断统计学(Statistical inference)中扮演重要角色,尤其是在参数估计方法中。在教科书中,似然常常被用作“概率”的同义词。但是在统计学中,二者有截然不同的用法。概率描述了已知参数时的随机变量的输出结果;似然则用来描述已知随机变量输出结果时,未知参数的可能取值。例如,对于“一枚正反对称的硬币上抛十次”这种事件,我们可以问硬币落地时十次都是正面向上的“概率”是多少;而对于“一枚硬币上抛十次,落地都是正面向上”这种事件,我们则可以问,这枚硬币正反面对称的“似然”程度是多少。 似然函数的主要用法在于比较它相对取值,虽然这个数值本身不具备任何含义。例如,考虑一组样本,当其输出固定时,这组样本的某个未知参数往往会倾向于等于某个特定值,而不是随便的其他数,此时,似然函数是最大化的 关于利用似然函数进行统计推断的应用,可以参考最大似然估计(Maximum likelihood estimation)方法和似然比检验(Likelihood-ratio testing)方法 2、极大后验假设 极大似然估计 机器学习的任务:在给定训练数据D时,确定假设空间H中的最佳假设。 学习器在候选假设集合H中寻找给定数据D时可能性最大的假设h,h被称为极大后验假设(MAP maximum a posteriori)。 确定MAP的方法是用贝叶斯公式计算每个候选假设的后验概率,计算式如下: h_map=argmax P(h|D)=argmax (P(D|h)*P(h))/P(D)=argmax P(D|h)*p(h) (h属于集合H) 最后一步,去掉了P(D),因为它是不依赖于h的常量。  在某些情况下,可假定H中每个假设有相同的先验概率,这样式子可以进一步简化,只需考虑P(D|h)来寻找极大可能假设。 h_ml = argmax p(D|h)  h属于集合H  P(D|h)常被称为给定h时数据D的似然度,而使P(D|h)最大的假设被称为极大似然假设 3、最大似然估计 作用:在已知试验结果(即是样本)的情况下,用来估计满足这些样本分布的参数,把可能性最大的那个参数作为真实的参数估计。

解释:最大似然估计中采样需满足一个很重要的假设,就是所有的采样都是独立同分布的。下面我们具体描述一下最大似然估计:首先,假设为独立同分布的采样,θ为模型参数,f为我们所使用的模型,遵循我们上述的独立同分布假设。参数为θ的模型f产生上述采样可表示为

回到上面的“模型已定,参数未知”的说法,此时,我们已知的为,未知为θ,故似然定义为:

  

在实际应用中常用的是两边取对数,得到公式如下:

其中称为对数似然,而称为平均对数似然。而我们平时所称的最大似然为最大的对数平均似然,即:

  

最大似然估计的一般求解过程:

(1)写出似然函数;

(2)对似然函数取对数,并整理;

(3)求导数 ;    

(4) 解似然方程。

4、最大后验假设和最大似然估计区别 MAP与MLE最大区别是MAP中加入了模型参数本身的概率分布,或者说。MLE中认为模型参数本身的概率的是均匀的,即该概率为一个固定值。
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