Неупереджений оцінювач експоненціальної міри множини?


12

Припустимо, ми маємо (вимірювану і належним чином сприйняту) множину S⊆B⊂Rn , де B компактний. Крім того, припустимо, що ми можемо взяти зразки з рівномірного розподілу по B wrt мірою Лебега λ(⋅) і що ми знаємо міру λ(B) . Наприклад, можливо, B являє собою поле [−c,c]n що містить S .

Для фіксованого α∈R , чи існує простий неупереджений спосіб оцінити e−αλ(S) , рівномірно відбираючи точки в B і перевіряючи, чи знаходяться вони всередині або зовні S ?

Як приклад чогось, що не зовсім працює, припустимо, ми відібрали k точки p1,…,pk∼Uniform(B) . Тоді ми можемо використовувати оцінку Монте - Карло

λ(S)≈λ^:=#{pi∈S}kλ(B).
Але,той час як λ є несмещенной оцінкоюХ(S), я не думающо це той випадок, колие-& alpha ; λ є несмещенной оцінкоюе-& alphaλ(S). Чи є спосіб змінити цей алгоритм?λ^λ(S)e−αλ^e−αλ(S)

Відповіді:


11

Припустимо, вам доступні такі ресурси:

  1. Ви маєте доступ до розраховувачеві Х .λ^
  2. λ^ є незміщеної дляλ(S).
  3. λ^ майже безсумнівнообмежена зверхуC .
  4. Ви знаєте постійну C , і
  5. Ви можете створювати незалежні реалізації Х стількох раз , скільки ви хочете.λ^

Тепер зауважимо, що для будь-якого u>0 виконується наступне (за допомогою розширення Тейлора exp⁡x ):

e−αλ(S)=e−αC⋅eα(C−λ(S))=e−αC⋅∑k⩾0(α[C−λ(S)])kk!=e−αC⋅eu⋅∑k⩾0e−u⋅(α[C−λ(S)])kk!=eu−αC⋅∑k⩾0uke−uk!(α[C−λ(S)]u)k

Тепер зробіть наступне:

  1. Зразок K∼Poisson(u) .
  2. Форма Х 1 , ⋯ , λ K , як н.о.р. незміщене оцінок Х ( S ) .λ^1,⋯,λ^Kλ(S)
  3. Поверніть оцінювач

Λ^=eu−αC⋅(αu)K⋅∏i=1K{C−λ^i}.

Λ^ потім ненегативний, несмещенная оцінкаλ(S). Це відбувається тому

E[Λ^|K]=eu−αC⋅(αu)KE[∏i=1K{C−λ^i}|K]=eu−αC⋅(αu)K∏i=1KE[C−λ^i]=eu−αC⋅(αu)K∏i=1K[C−λ(S)]=eu−αC⋅(αu)K[C−λ(S)]K

і, таким чином

E[Λ^]=EK[E[Λ^|K]]=EK[eu−αC⋅(αu)K[C−λ(S)]K]=eu−αC⋅∑k⩾0P(K=k)(αu)K[C−λ(S)]K=eu−αC⋅∑k⩾0uke−uk!(α[C−λ(S)]u)k=e−αλ(S)

за попереднім розрахунком.


Цікаво! Чи не оцінювач для Л описаний в роботі питання тут, так як вона обмежена зверху Л ( В ) < ∞ ? Також чому це не суперечить відповіді @whuber нижче? Чи є простий аргумент, чому це неупереджено? Вибачте за багато запитань, моя теорія ймовірностей слабка :-)λ^λ(B)<∞
— Джастін Соломон

1
Оцінювач, який ви описуєте, працює, оскільки ви знаєте . Я думаю, що це не суперечить іншій відповіді через припущення 5 ; надаючи обмежений доступ до об'єктивних оцінювачів, я не думаю, що ця конструкція спрацює. Незсуненості приходять, порівнюючи очікування Л до степеневим ряду вище; Я зрозумію це у відповіді. λ(B)5Λ^
— πr8

Ви впевнені, що можете обміняти товар та очікування у другому рядку доказів неупередженості?
— jbowman

2
Здається, це нормально, тому що вони обчислюються в iid, правда?
— Джастін Соломон

2
+1 Я думаю, що це цікавий та повчальний приклад. Це вдається, не роблячи припущення, явного моєї відповіді: що розмір вибірки або визначений, або принаймні обмежений.
— whuber

10

Відповідь негативна.

Достатня статистика для однорідного зразка є лічильник X точок , які спостерігаються лежати в S. Цей підрахунок має двочленове (n,λ(S)/λ(B)) розподіл. Запишіть p=λ(S)/λ(B) і α′=αλ(B).

Для розміру вибірки n, нехайtn бути будь-який (unrandomized) оцінкиexp⁡(−αλ(S))=exp⁡(−(αλ(B))p)=exp⁡(−α′p). Очікування є

E[tn(X)]=∑x=0n(nx)px(1−p)n−xtn(x),

що дорівнює многочлен ступеня не більше n в p. Але якщо α′p≠0, експоненціальний exp⁡(−α′p) не може бути виражений як многочлен у p. (Одне підтвердження: візьміть похідні n+1 Результат для очікування буде нульовим, але похідна від експоненції, яка сама є експоненціальною в p, не може бути нульовою.)

Демонстрація рандомізованих оцінок майже однакова: приймаючи очікування, ми знову отримуємо многочлен у p.

Отже, не існує об'єктивного оцінювача.


1
Ах, це збиток! Дякую за приємне підтвердження. Але, серія Тейлора для сходить досить швидко --- можливо, там є "приблизно неупереджений" оцінювач? Не впевнений, що це означає (я не дуже статистик :-))exp⁡(t)
— Джастін Соломон

Як швидко, точно? Відповідь залежить від значення - і в цьому полягає ваша проблема, тому що ви не знаєте, що це значення. Ви знаєте лише, що він лежить між 0 і α . Ви можете використати це для встановлення обмеженості упередженості, якщо хочете. α′p0α.
— whuber

У моєму додатку я очікую займати більшу частину B . Я хотів би використати це значення у псевдо граничному співвідношенні прийняття Метрополіс-Гастінгса, не впевнений, чи може цей метод впоратися з рівнем контрольованого рівня упередженості ...SB
— Джастін Соломон

4
До речі, я дуже вдячний вашим думкам щодо іншої відповіді на це питання!
— Джастін Соломон
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.