贝叶斯参数估计与Gibbs Sampling

因为最近要弄懂贝叶斯参数估计在计量经济学中的应用,想把笔记写下来,当做是一个复习。内容主要是参考了一下文献:Applied Bayesian Econometrics for Central Bankers

我们先从最简单的OLS估计开始


原本的做法就是通过使误差平方和最小化来实现最优的参数估计

误差平方和

当然,其实我们也可以使用似然函数最大化的方法来得到我们要估计的参数。

对应的似然函数

那我们用这个似然函数来估计函数也是可以的。

那为什么要用贝叶斯方法来估计参数呢?传统的方法只能纯粹地从数据中获取信息。然而,贝叶斯方法不仅可以从数据中得到信息,而且可以加入先验信息。

我们先介绍一般怎么使用贝叶斯来估计参数的呢?
例如,现在我们要估计上边模型中B这个参数。

第一步:设置先验分本

我们可以假设B服从以下分布:

B的分布

至于B的分布类型选择与具体的参数选择,这个问题成为第二个重要问题。

第二步:找到似然函数

似然函数

第三步:根据信息,更新先验分布,得到后验分布

其实就是根据贝叶斯公式,求出后验分布。


贝叶斯公式

在进入到具体的求解推导之前,我们想来看看简化了的两种情况。

第一种情况,假设我们已经知道方差,只需要估计B的参数。
按照上面提到的三个步骤,我们一起来看看:
第一步:设置先验分布

写开之后

因为已知了方差,前部部分相当于是一个常数。

第二步:找到似然函数

第三步:得到后验分布

后验分布

两个正态的乘积还是正态分布

乘积之后的正态分布

经过整理之后

参数出来了,目标达成
我们知道

就可以改写

改写后的表达式

看到这个表达式之后,我们可以回答先验分布中的参数设置对估计有什么影响了。
当∑比较小的时候,会方法先验分布的影响。
当∑比价大的时候,说明减少先验分布的影响,更看重的时候数据带来的结果。

现在我们来看第二种情况:已经知道B,估计σ2这个参数。
因为σ2永远都是正的,而正态分布是有正有负,显然正态分布不适合用来作为σ2的先验分布。

我们这里采用的是Gamma分布,为什么要采用Gamma分布,这里涉及到一个共轭分布的问题。到后面再解释。

先来介绍一下Gamma分布:
假设有T个样本来自于以下分布。


正态分布
平方和

W就是服从自由度为T,尺度参数(scale parameter)为θ的Gamma分布了。感觉有点想卡方分布。

Gamma概率密度函数
Gamma分布的期望

到这里,我们可以重新使用三步曲

第一步:设置先验分布

这里是Gamma分布

为什么不直接设σ<sup>2</sup>,这样设是有原因的

第二步:寻找似然函数

似然函数

s

第三步:计算后验分布

想起来贝叶斯公式就好
相乘之后
整理得到

其中


参数
得到估计参数的期望

到这里我们可以解释为什么我需要用Gamma分布,因为贝叶斯估计,到最后要跟其他分布相乘的。Gamma分布有良好的性质:Gamma分布与正态分布相乘之后,还是服从Gamma分布,这种性质叫做共轭(conjugate)

前面两种情况都给我们现在要说的这种情况做铺垫的。就是B和σ2都未知的情况。

我们一起来看看,还是三步曲:

第一步:设置先验分布

将其转化成之前已经解决了问题

第二步:寻找似然函数

似然函数

第三步:计算后验分布

第三步

我们涉及到σ2,分布的计算就没有那么简单了。
这个是一个常规的路径,然而运用这个常规路径的时候,我们往就会算不下去了。
我们最终的目的是有得到下面两个条件分布。即使我们得到上述的联合概率,很有可能也会积分难以计算的问题。




有了这两个边缘分布(marginal distribution)我们就可以估计参数了。

基于上述说到的困难,我们可以模拟的方法来估计这两个分布。
这就引出我们要讲的Gibbs Sampling的方法了!!

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 194,242评论 5 459
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 81,769评论 2 371
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 141,484评论 0 319
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 52,133评论 1 263
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 61,007评论 4 355
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 46,080评论 1 272
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 36,496评论 3 381
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 35,190评论 0 253
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 39,464评论 1 290
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 34,549评论 2 309
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 36,330评论 1 326
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,205评论 3 312
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 37,567评论 3 298
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 28,889评论 0 17
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,160评论 1 250
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 41,475评论 2 341
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 40,650评论 2 335

推荐阅读更多精彩内容