数理工学

フィッシャー情報量

この情報量は、パラメータを持つ確率モデルがあったとき、与えられたデータ(情報)を用いて、どこまで真のパラメータを推定できるかを表現したものである。つまり、パラメータを正確に推定できるデータが、大きな情報量を持つと考える。

次のような統計モデルが与えられた時、 \[f_{X}(x,\theta)\]

\[{X}\]

フィッシャーの情報行列(the Fisher information matrix)は

\[I\]

スコア関数の分散(variance of the score function)として表せる。

\[ I=Var[U]\]

この時、もし、パラメータ(parameter)が一つしかないならば、この式はフィッシャー情報量と呼ばれる。

\[I=f_{X}(x,\theta)\]

もし、フィッシャー情報量が指数分布族(exponential family)であるならば、

\[f_{X}(x,\theta)\]

\[I=E[U^{T}U]\]

\[I=-E[\frac{\partial U}{\partial{\theta}}]\]

例えば、正規分布(the normal distribution)の場合は、

\[N(\mu,\sigma^2)\]

は指数分布族(exponential family)であり、その尤度関数(log-likelihood function)は

\[\ell(\theta,x)\] \[-\frac{1}{2}ln(2\pi\sigma^2)-\frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2}\]

\[\theta=(\mu,\sigma^2)\]

ここで、θに関して微分すると、


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