Чому матриця Інформації Фішера є позитивною напівкінцевою?


18

Нехай . Інформаційна матриця Фішера визначається як:θ∈Rn

I(θ)i,j=−E[∂2log⁡(f(X|θ))∂θi∂θj|θ]

Як я можу довести, що інформаційна матриця Фішера є позитивною напівмешиною?


7
Чи не очікувана цінність зовнішнього добутку бала з самим собою?
— Ніл Г

Відповіді:


19

Перевірте це: http://en.wikipedia.org/wiki/Fisher_information#Matrix_form

З визначення, маємо

Iij=Eθ[(∂ilog⁡fX∣Θ(X∣θ))(∂jlog⁡fX∣Θ(X∣θ))],
дляi,j=1,…,k , в якому∂i=∂/∂θi . Ваше вираження дляIij випливає з цього в умовах регулярності.

Для ненульового вектора u=(u1,…,uk)⊤∈Rn випливає з лінійності очікування, що

∑i,j=1kuiIijuj=∑i,j=1k(uiEθ[(∂ilog⁡fX∣Θ(X∣θ))(∂jlog⁡fX∣Θ(X∣θ))]uj)=Eθ[(∑i=1kui∂ilog⁡fX∣Θ(X∣θ))(∑j=1kuj∂jlog⁡fX∣Θ(X∣θ))]=Eθ[(∑i=1kui∂ilog⁡fX∣Θ(X∣θ))2]≥0.

H=(Iij)H=Eθ[SS⊤]S

S=(∂1log⁡fX∣Θ(X∣θ),…,∂klog⁡fX∣Θ(X∣θ))⊤.

Hence, we have the one-liner

u⊤Hu=u⊤Eθ[SS⊤]u=Eθ[u⊤SS⊤u]=Eθ[||S⊤u||2]≥0.


3
(+1) Good answer and welcome back, Zen. I was becoming concerned we might have lost you permanently given the length of your hiatus. That would have been a real shame!
— cardinal

5

WARNING: not a general answer!

If f(X|θ) corresponds to a full-rank exponential family, then the negative Hessian of the log-likelihood is the covariance matrix of the sufficient statistic. Covariance matrices are always positive semi-definite. Since the Fisher information is a convex combination of positive semi-definite matrices, so it must also be positive semi-definite.

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.