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Bayesian vs. Frequentist Statistical Theory 贝叶斯统计与频率统计

贝叶斯统计与频率统计

先验分布  它是总体分布参数θ的一个概率分布。贝叶斯学派的根本观点,是认为在关于θ的任何统计推断问题中,除了使用样本X所提供的信息外,还必须对θ规定一个先验分布,它是在进行推断时不可或缺的一个要素。贝叶斯学派把先验分布解释为在抽样前就有的关于θ的先验信息的概率表述,先验分布不必有客观的依据,它可以部分地或完全地基于主观信念。例如,某甲怀疑自己患有一种疾病A,在就诊时医生对他测了诸如体温、血压等指标,其结果构成样本X。引进参数θ:有病时,θ=1;无病时,θ=0。X的分布取决于θ是0还是1,因而知道了X有助于推断θ是否为1。按传统(频率)学派的观点,医生诊断时,只使用X提供的信息;而按贝叶斯学派观点,则认为只有在规定了一个介于0与1之间的数p作为事件{θ=1}的先验概率时,才能对甲是否有病(即θ是否为1)进行推断。p这个数刻画了本问题的先验分布,且可解释为疾病A的发病率。先验分布的规定对推断结果有影响,如在此例中,若疾病A的发病率很小,医生将倾向于只有在样本X显示出很强的证据时,才诊断甲有病。在这里先验分布的使用看来是合理的,但贝叶斯学派并不是基于 “p是发病率”这样一个解释而使用它的,事实上即使对本病的发病率毫无所知,也必须规定这样一个p,否则问题就无法求解。


后验分布  根据样本 X 的分布Pθθ的先验分布π(θ),用概率论中求条件概率分布的方法,可算出在已知X=x的条件下,θ的条件分布 π(θ|x)。因为这个分布是在抽样以后才得到的,故称为后验分布。贝叶斯学派认为:这个分布综合了样本X及先验分布π(θ)所提供的有关的信息。抽样的全部目的,就在于完成由先验分布到后验分布的转换。如上例,设p=P(θ=1)=0.001,而π(θ=1|x)=0.86,则贝叶斯学派解释为:在某甲的指标量出之前,他患病的可能性定为0.001,而在得到X后,认识发生了变化:其患病的可能性提高为0.86,这一点的实现既与X有关,也离不开先验分布。

 

先验概率 由以往的数据分析得到的概率

 

后验概率 得到信息之后,再重新加以修正的概率

 

贝叶斯定理 这个是广为人知的常识

 \operatorname{P}(H|D) = \frac{\operatorname{P}(D|H)\;\operatorname{P}(H)}{\operatorname{P}(D)},

\operatorname{P}(D) = \sum_i  \operatorname{P}(D, H_i) = \sum_i  \operatorname{P}(D|H_i)\operatorname{P}(H_i).\,

 

  所以,Bayes` theorem was used to convert a prior probability into a posterior probability!

我们给出一个似然(likelihood)的定义,我们可以把贝叶斯定理用下面的word来阐释:

posterior 正比于 likehood * prior

上述有所的这些值都可以看成是先验概率的函数! P(D)仅仅是一个归一化的常量!

将贝叶斯公式两边积分得到:(先验概率的表示不同,上面写成了H,现在写成了w)

 

QQ截图未命名  上面有这个式子的离散化表述!

 

我们平时所说的最大似然估计,就是最大化我们的似然函数 p(D|w) (P(D|H))

 

那么频率统计和贝叶斯统计的区别在哪里? 先验分布问题!

关于贝叶斯方法的争论  贝叶斯学派与频率学派争论的焦点在于先验分布的问题。所谓频率学派是指坚持概率的频率解释的统计学家形成的学派。贝叶斯学派认为先验分布可以是主观的,它没有也不需要有频率解释。而频率学派则认为,只有在先验分布有一种不依赖主观的意义,且能根据适当的理论或以往的经验决定时,才允许在统计推断中使用先验分布,否则就会丧失客观性。另一个批评是:贝叶斯方法对任何统计问题都给以一种程式化的解法,这导致人们对问题不去作深入分析,而只是机械地套用公式。贝叶斯学派则认为:从理论上说,可以在一定条件下证明,任何合理的优良性准则必然是相应于一定先验分布的贝叶斯准则,因此每个统计学家自觉或不自觉地都是“贝叶斯主义者”。他们认为,频率学派表面上不使用先验分布,但所得到的解也还是某种先验分布下的贝叶斯解,而这一潜在的先验分布,可能比经过慎重选定的主观先验分布更不合理。其次,贝叶斯学派还认为,贝叶斯方法对统计推断和决策问题给出程式化的解是优点而非缺点,因为它免除了寻求抽样分布,(见统计量)这个困难的数学问题。而且这种程式化的解法并不是机械地套公式,它要求人们对先验分布、损失函数等的选择作大量的工作。还有,贝叶斯学派认为,用贝叶斯方法求出的解不需要频率解释,因而即使在一次使用下也有意义。反之,根据概率的频率解释而提供的解,则只有在大量次数使用之下才有意义,而这常常不符合应用的实际。这两个学派的争论是战后数理统计学发展中的一个特色。这个争论目前还远没有解决,它对今后数理统计学的发展还将产生影响。

 

在我们平常使用的贝叶斯定理中,关于先验概率一般都是像:对以往数据分析结果表明。。。。。根据以往的临床记录。。。。。之类的。。

posted on 2010-09-25 16:22 Sosi 阅读(1174) 评论(0)  编辑 收藏 引用


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