Estimasi kemungkinan maksimum parameter lokasi distribusi Cauchy


10

Saya telah mencapai hingga

dln⁡Ldμ=∑i=1n2(xi−u)1+(xi−u)2

Dimana uadalah parameter lokasi. DanLadalah fungsi kemungkinan. Saya tidak mendapatkan cara untuk melanjutkan. Tolong bantu.


Sudahkah Anda melihat ke sini? en.wikipedia.org/wiki/…

Anda tidak dapat menyelesaikan ini secara langsung, Anda dapat menggunakan Newton-Raphson untuk mendapatkan mle.
— Deep North

@DeepNorth tepatnya! Tapi saya tidak mendapatkan cara mendapatkan mle menggunakan metode Newton Raphson. Tolong jelaskan.
— user89929

@Ya Ya, saya sudah membacanya. Namun masih belum bisa menebak dengan tepat apa yang mereka katakan.
— user89929

Jawaban:


10

Ok, mari kita katakan pdf untuk cauchy adalah:

f(x;θ)=1π11+(x−θ)2 sini θ adalah median, bukan berarti karena untuk Cauchy berarti tidak terdefinisi.

L(θ;x)=1π11+(x1−θ)21π11+(x2−θ)2⋯1π11+(xn−θ)2=1πn1∏[1+(xi−θ)2]

ℓ(θ;x)=−nlog⁡π−∑i=1nlog⁡[1+(xi−θ)2]

dℓ(θ;x)dθ=∑i=1n2(xi−θ)1+(xi−θ)2

Ini persis seperti yang Anda dapatkan, kecuali di sini θmedian, bukan berarti. Saya seharusnyau adalah median dalam formula Anda.

Langkah selanjutnya, untuk menemukan mle kita perlu mengatur dℓ(θ;x)dθ=∑i=1n2(xi−θ)1+(xi−θ)2=0

Sekarang θ adalah variabel Anda, dan xis dikenal nilai-nilai, Anda perlu menyelesaikan persamaan ∑i=1n2(xi−θ)1+(xi−θ)2=0

yaitu untuk memecahkan 2(x1−θ)1+(x1−θ)2+2(x2−θ)1+(x2−θ)2+⋯+2(xn−θ)1+(xn−θ)2=0. Tampaknya untuk menyelesaikan persamaan ini akan sangat sulit. Oleh karena itu, kita memerlukan metode Newton-Raphson.

Saya pikir banyak buku kalkulus berbicara tentang metode ini

Rumus untuk metode Newton-Raphson dapat ditulis sebagai

(1)θ1^=θ0^−ℓ′(θ0^)ℓ″(θ0^)

θ0^ adalah tebakan awal Anda θ

ℓ′ adalah turunan pertama dari fungsi kemungkinan log.

ℓ″ adalah turunan kedua dari fungsi kemungkinan log.

Dari θ0^ Anda bisa mendapatkan θ1^ maka Anda menempatkan θ1^ untuk (1) lalu kamu dapatkan θ2^ dan menaruhnya (1) mendapatkan θ3^... lanjutkan iterasi ini hingga tidak ada perubahan besar di antara θn^ dan θn−1^

Berikut ini adalah fungsi R yang saya tulis untuk mendapatkan distribusi Cauchy.

mlecauchy=function(x,toler=.001){      #x is a vector here
startvalue=median(x)
n=length(x);
thetahatcurr=startvalue;
# Compute first deriviative of log likelihood
firstderivll=2*sum((x-thetahatcurr)/(1+(x-thetahatcurr)^2))
# Continue Newton’s method until the first derivative
# of the likelihood is within toler of 0.001
while(abs(firstderivll)>toler){
# Compute second derivative of log likelihood
 secondderivll=2*sum(((x-thetahatcurr)^2-1)/(1+(x-thetahatcurr)^2)^2);
# Newton’s method update of estimate of theta
thetahatnew=thetahatcurr-firstderivll/secondderivll;
thetahatcurr=thetahatnew;
# Compute first derivative of log likelihood
firstderivll=2*sum((x-thetahatcurr)/(1+(x-thetahatcurr)^2))
}
list(thetahat=thetahatcurr);
}

Sekarang anggaplah data Anda x1=1.94,x2=0.59,x3=−5.98,x4=−0.08,x5−0.77

x<-c(-1.94,0.59,-5.98,-0.08,-0.77)
mlecauchy(x,0.0001)

Hasil:

#$thetahat
#[1] -0.5343968

Kita juga bisa menggunakan fungsi R build in untuk mendapatkan mle.

optimize(function(theta) -sum(dcauchy(x, location=theta, log=TRUE)),  c(-100,100)) 

#we use negative sign here

Hasil:

#$minimum
#[1] -0.5343902

Hasilnya hampir sama dengan kode buatan sendiri.


Oke, seperti yang Anda minta, mari kita lakukan ini dengan tangan.

Pertama kita mendapatkan tebakan awal berupa median data −5.98,−1.94,−0.77,−0.08,0.59

Mediannya adalah −0.77

Selanjutnya kita sudah tahu itu l′(θ)=dl(θ;x)dθ=∑i=1n2(xi−θ)1+(xi−θ)2

dan

l″(θ)=dl2(θ;x)d(θ=d(∑i=1n2(xi−θ)1+(xi−θ)2)dθ=2∑i=1n(xi−θ)2−1[1+(xi−θ)2]2

Sekarang kita pasang θ0^ yaitu median untuk l′(θ) dan l″(θ)

yaitu ganti θ dengan θ0^ yaitu median yaitu −0.77

ℓ′(θ)=∑i=1n2(xi−θ)1+(xi−θ)2=2[−5.98−(−0.77)]1+[(−5.98−(−0.77)2]+2[−1.94−(−0.77)]1+[(−1.94−(−0.77)2]+2[−0.77−(−0.77)]1+[(−0.77−(−0.77)2]+2[−0.08−(−0.77)]1+[(−0.08−(−0.77)2]+2[0.59−(−0.77)]1+[(0.59−(−0.77)2]=??

Plug selanjutnya x1 untuk x5 dan −0.77 mendapatkan ℓ″(θ) maka kamu bisa mendapatkan θ1^

Ok, saya harus berhenti di sini, terlalu sulit untuk menghitung nilai-nilai ini dengan tangan.


Jawaban Anda benar. Saya melakukan hal yang sama. Tapi kita bisa pergi dengan cara ini hanya jika kita tahu nilai-nilai dalam sampel. Apakah itu berarti tidak ada formulir kompak atau umum untuk MLE parameter lokasi distribusi Cauchy?
— user89929

Saya pikir formulir umum untuk MLE akan sangat rumit. Saya tidak tahu apakah ada.
— Deep North

Lihat ini .. stats.stackexchange.com/questions/98971/… Ada formulir umum untuk itu. Tetapi mereka telah melakukan beberapa pemusatan jika distribusi Cauchy, saya tidak tahu caranya! Mereka menganggap sampel ukuran 2. Saya tidak mengerti mengapa! Tolong bantu.
— user89929

Mereka mengira x1=x;x2=−x dan mereka hanya mendapat dua poin data ini x dan −x, Saya pikir itu adalah kasus yang sangat khusus bukan bentuk umum.
— Deep North

Umm .. saya masih ragu. 1. Apa yang akan menjadi tebakan awal untuk topi theta? Apakah ini akan menjadi nilai median dari sampel yang diberikan? 2. l 'dan l "adalah turunan dari theta atau x?
— user89929
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.