机器学习(九)极大似然估计

姓名:黄永飞;学号:17040520006;学院:机电工程学院;

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【嵌牛导读】机器学习是一门多领域交叉学科,涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、算法复杂度理论等多门学科。专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。在机器学习中,极大似估计有着巨大的用途。下面将详细介绍极大似然估计原理及应用。

【嵌牛鼻子】极点值  极大似然估计

【嵌牛提问】什么是极点值?什么是极大似然估计?

1 极大似然估计简介

极大似然估计是在总体类型已知条件下使用的一种参数估计方法 。它首先是由德国数学家高斯在1821年提出的,

然而,这个方法常归功于英国统计学家费希尔.费希尔在1922年重新发现了这一方法,并首先研究了这种方法的一些性质 。

极大似然估计的思想是:选取这样的θ̂,使得当它作为未知参数θ的估计时,观察结果出现的可能性(概率)最大!!

我们看看几个例子:

例1、某位同学与一位猎人一起外出打猎.一只野兔从前方窜过,只听一声枪响,野兔应声倒下。如果要你推测,是谁打中的呢?你会如何想呢?

你就会想,只发一枪便打中,猎人命中的概率一般大于这位同学命中的概率, 看来这一枪是猎人射中的。这个例子所作的推断已经体现了极大似然法的基本思想 .

例2、设袋中有黑白两种球,已知两种球的比例为1:99,但不知道哪种颜色的球多。

若现在从袋中任取一球,发现是白球,试估计袋中白球所占的比例。

例3、设袋中有黑、白球共4个,现有放回地抽取3次,得到2个白球,1个黑球。试问:如何估计袋中的白球数?

解:设袋中的白球数为m(待估),3次抽球中抽得白球的次数为r.v.X。

则 X ~ B (3, p=m /4),

P { X=k }=C3kpk(1-p)3-k, k =0,1,2,3。

从上图可以看出,当取中白球个数为2时,其中事件发生概率最大为m=3,即p=3/4时,所有我们有理由认为:

p̂=3/4, m̂=3。

2 极大似然估计原理

设X1, X2 ,…, Xn是取自总体 X 的一个样本,样本的联合概率密度(连续型)或联合概率函数(离散型)为 P (X1,X2,…Xn; θ) 。当给定样本的一组观测值x1, x2,…, xn时,定义似然函数为:orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

L(θ)看作参数θ的函数,它可作为θ将以多大可能产生样本值 x1, x2 ,…, xn 的一种度量 ,极大似然估计法就是用使L(θ)达到最大值的θ̂去估计θ。

称θ̂为θ的极大似然估计(MLE:maximum  likelihood  estimate)。

3 极大似然估计求解

下面为求极大似然估计(MLE)的一般步骤:

(1) 由总体分布导出样本的联合概率函数 (或联合概率密度);

(2) 把样本联合概率函数(或联合密度)中自变量看成已知常数,而把参数θ 看作自变量, 得到似然函数L(θ);

(3) 求似然函数L(θ) 的最大值点(常常转化为求ln L(θ)的最大值点) ,即θ的MLE;

(4) 在最大值点的表达式中, 用样本值代入就得参数的极大似然估计值 .

我们看一个例子:

首先确定样本的联合概率密度函数

推导出似然函数并求极值点

求解得出参数估计

作者:致Great

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来源:简书

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