Normal-Wishart posteriorunun derivasyonu


11

Normal-Wishart posteriorunun türetilmesi üzerinde çalışıyorum ama parametrelerden birinde takılı kaldım (ölçek matrisinin posterioru, altta bakınız).

Sadece bağlam ve bütünlük için, işte model ve diğer türevler:

xiN(μ,Λ)μN(μ0,(κ0Λ)1)ΛW(υ0,W0)

Üç faktörün her birinin genişletilmiş formları (orantılılık sabitine kadar) şunlardır:

  • Olabilirlik:

    N(xi|μ,Λ)|Λ|N/2exp(12i=1N(xiTΛxi2μTΛxi+μTΛμ))
  • Normal önce:

    N(μ|(μ0,κ0Λ)1)|Λ|1/2exp(12(μTκ0Λμ2μTκ0Λμ0+μ0Tκ0Λμ0))
  • Önceden Wishart:

    W(Λ|υ0,W0)|Λ|υ0D12exp(12tr(W01Λ))

Ayrıştırılabilen arka Normal-Wishart ( ) istiyoruz ayrıca :N ( μ | μ , κ Λ ) W ( Λ | υ , W )μ,Λ|μ,κ,υ,WN(μ|μ,κΛ)W(Λ|υ,W)

Özgürlüğün bozulmasıυ

Olasılığın ilk faktörlerini ve Wishart'ı birleştirerek, Wishart faktörünün ilk faktörünü posteriorda alırız: ve bu nedenle posteriorun ilk parametresine sahibiz: υ=υ0+N

|Λ|υ0+ND12
υ=υ0+N

Ölçek faktörüκ

ve ile çevrili öğeleri önceden nın kim tarafından güncellendiğini bulmak için : ve bu nedenle ikinci parametreyi aldık: μ κ 0 Λ μ T ( ( κ 0 + N ) Λ ) μ κ = κ 0 + NμTμκ0Λ

μT((κ0+N)Λ)μ
κ=κ0+N

Ortalamaμ

Üçüncü parametre içeride ne tanımlayan gelen : Ve bu nedenle üçüncü parametreyi aldık: 2 μ T ( Λ N ¯ x + κ 0 Λ μ 0 )2μT...μ = 1

2μT(ΛNx¯+κ0Λμ0)=2μTκΛμ(ΛNx¯+κ0Λμ0)=κΛμ(Nx¯+κ0μ0)=κμ
μ=1k(Nx¯+κ0μ0)

Ölçek matrisiW

Ve dördüncü parametre kalan parametreler üzerinde çalışmaktan gelir:

tr(W1Λ)=tr(W01Λ)+i=1NxiTΛxi+μ0Tκ0Λμ0=tr(W01Λ)+i=1Ntr(xiTΛxi)+tr(μ0Tκ0Λμ0)=tr(W01Λ+i=1NxiTΛxi+μ0Tκ0Λμ0)

Buradan nasıl devam edeceğim (şimdiye kadar hiç hata yapmadıysam) ve için standart çözümü nasıl edinebilirim ?W

Düzenleme 1 :

Şimdi standart çözümde olduğu gibi iki kare elde etmek için terimleri yeniden düzenliyoruz, bazı faktörleri ekliyor ve özetliyoruz:

tr(W1Λ)=tr(W1Λ+i=1N(xiTΛxi+x¯TΛx¯2xiTΛx¯)+κ0(μ0TΛμ0+x¯TΛx¯2x¯TΛμ0)i=1Nx¯TΛx¯+2i=1NxiTΛx¯κ0x¯TΛx¯+2κ0x¯TΛμ0)=tr(W1Λ+i=1N(xix¯)Λ(xix¯)T+κ0(x¯μ0)Λ(x¯μ0)TNx¯Λx¯T+2Nx¯Λx¯Tκ0x¯Λx¯T+2κ0x¯Λμ0T)

Karelerin dışında kalan faktörleri basitleştiririz:

tr(W1Λ)=tr(W1Λ+i=1N(xix¯)TΛ(xix¯)+κ0(x¯μ0)TΛ(x¯μ0)+(Nκ0)x¯TΛx¯+2κ0x¯TΛμ0)

Edit 2 ( @bdeonovic'in cevabı sayesinde takip )

İz döngüseldir, bu nedenle . Ardından: ve sonra: tr(ABC)=tr(BCA)=tr(CAB)

tr(W1Λ)=tr(W1Λ+i=1N(xix¯)(xix¯)TΛ+κ0(x¯μ0)(x¯μ0)TΛ+(Nκ0)x¯x¯TΛ+2κ0x¯μ0TΛ)
tr(W1)=tr(W1+i=1N(xix¯)(xix¯)T+κ0(x¯μ0)(x¯μ0)T+(Nκ0)x¯x¯T+2κ0x¯μ0T)

Neredeyse! Ama hala orada değil. Amaç:

W1+i=1N(xix¯)(xix¯)T+κ0Nκ0+N(x¯μ0)(x¯μ0)T

Yanıtlar:


4

İz döngüseldir, bu nedenle . Ayrıca eser ekleme üzerine dağıtılır böylece . Bu gerçeklerle terimini izleme terimlerinde arkaya çevirebilmeli, izleme terimlerini birlikte birleştirebilmelisiniz. Sonuçtr(ABC)=tr(BCA)=tr(CAB)tr(A+B)=tr(A)+tr(B)Λ

W1=W1+i=1Nxixi+μ0μ0

Teşekkürler! henüz, ve içeren standart sonuçlara ( en.wikipedia.org/wiki/Conjugate_prior ) nasıl . Olumsuz işaretlerim bile yok: O(xix¯)x¯μ0
alberto

3

önceki olasılık×

|Λ|N/2exp{12(i=1NxiTΛxiNx¯TΛμμTΛNx¯+NμTΛμ)}×|Λ|(ν0D1)/2exp{12tr(W01Λ)}×|Λ|1/2exp{κ02(μTΛμμTΛμ0μ0TΛμ+μ0TΛμ0)}.
Bu, olarak yeniden yazılabilir Yeniden yazabiliriz
|Λ|1/2|Λ|(ν0+ND1)/2×exp{12((κ0+N)μTΛμμTΛ(κ0μ0+Nx¯)(κ0μ0+Nx¯)TΛμ+κ0μ0TΛμ0+i=1NxiTΛxi+tr(W01Λ))}
(κ0+N)μTΛμμTΛ(κ0μ0+Nx¯)(κ0μ0+Nx¯)TΛμ+κ0μ0TΛμ0+i=1NxiTΛxi+tr(W01Λ)
şu şekilde bir terim ekleyip çıkararak:
(κ0+N)μTΛμμTΛ(κ0μ0+Nx¯)(κ0μ0+Nx¯)TΛμ+1κ0+N(κ0μ0+Nx¯)TΛ(κ0μ0+Nx¯)1κ0+N(κ0μ0+Nx¯)TΛ(κ0μ0+Nx¯)+κ0μ0TΛμ0+i=1NxiTΛxi+tr(W01Λ).
En üstteki iki satır şimdi
(κ0+N)(μκ0μ+Nx¯κ0+N)TΛ(μκ0μ+Nx¯κ0+N).

toplama ve çıkarma , aşağıdakiler: olarak yeniden yazılabilir Nx¯TΛx¯

1κ0+N(κ0μ0+Nx¯)TΛ(κ0μ0+Nx¯)+κ0μ0TΛμ0+i=1NxiTΛxi+tr(W01Λ)
i=1N(xiTΛxixiTΛx¯x¯TΛxi+x¯TΛx¯)+Nx¯TΛx¯+κ0μ0TΛμ01κ0+N(κ0μ0+Nx¯)TΛ(κ0μ0+Nx¯)+tr(W01Λ).
Toplam terim
i=1N(xiTΛxixiTΛx¯x¯TΛxi+x¯TΛx¯)
eşittir Şimdi şu şekilde genişletilebilir:
i=1N(xix¯)TΛ(xix¯).
Nx¯TΛx¯+κ0μ0TΛμ01κ0+N(κ0μ0+Nx¯)TΛ(κ0μ0+Nx¯)
Nx¯TΛx¯+κ0μ0TΛμ01κ0+N(κ02μ0TΛμ0+Nκ0μ0TΛx¯0+Nκ0x¯TΛμ0+N2x¯TΛx¯),
bu eşittir
Nκ0κ0+N(x¯TΛx¯x¯TΛμ0μ0TΛx¯+μ0TΛμ0)=Nκ0κ0+N(x¯μ0)TΛ(x¯μ0).

Aşağıdaki iki terim skalerdir: Ve herhangi bir skaler izine eşittir, bu yüzden

i=1N(xix¯)TΛ(xix¯),Nκ0κ0+N(x¯μ0)TΛ(x¯μ0).
tr(W01Λ)+i=1N(xix¯)TΛ(xix¯)+Nκ0κ0+N(x¯μ0)TΛ(x¯μ0)
gibi yazılabilir Yana , yukarıda toplamı eşittir
tr(W01Λ)+tr(i=1N(xix¯)TΛ(xix¯))+tr(Nκ0κ0+N(x¯μ0)TΛ(x¯μ0)).
tr(ABC)=tr(CAB)
tr(W01Λ)+tr(i=1N(xix¯)(xix¯)TΛ)+tr(Nκ0κ0+N(x¯μ0)(x¯μ0)TΛ).
gerçeğini kullanarak toplamı şu şekilde yeniden yazabiliriz: tr(A+B)=tr(A)+tr(B)
tr(W01Λ+i=1N(xix¯)(xix¯)TΛ+Nκ0κ0+N(x¯μ0)(x¯μ0)TΛ)=tr((W01+i=1N(xix¯)(xix¯)T+Nκ0κ0+N(x¯μ0)(x¯μ0)T)Λ).

Hepsini bir araya getirmek, nin önceki olasılığın eşit olduğunaS=i=1N(xix¯)(xix¯)T×

|Λ|1/2exp{κ0+N2(μκ0μ+Nx¯κ0+N)TΛ(μκ0μ+Nx¯κ0+N)}×|Λ|(ν0+ND1)/2exp{12tr((W01+S+Nκ0κ0+N(x¯μ0)(x¯μ0)T)Λ)},
gerektiği gibi.
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.