Это практическая проблема для промежуточного экзамена. Проблема в примере алгоритма EM. У меня проблемы с частью (е). Я перечисляю части (a) - (e) для завершения и в случае, если я допустил ошибку ранее.
Пусть - независимые экспоненциальные случайные величины со скоростью . К сожалению, фактические значения не наблюдаются, и мы только наблюдаем, попадают ли значения в определенные интервалы. Пусть , и для . Наблюдаемые данные состоят из .X1,…,XnθXXG1j=1{Xj<1}G2j=1{1<Xj<2}G3j=1{Xj>2}j=1,…,n(G1j,G2j,G3j)
(а) Дайте наблюдаемую вероятность данных:
L(θ|G)=∏j=1nPr{Xj<1}G1jPr{1<Xj<2}G2jPr{Xj>2}G3j=∏j=1n(1−e−θ)G1j(e−θ−e−2θ)G2j(e−2θ)G3j
(б) Дайте полную вероятность данных
L(θ|X,G)=∏j=1n(θe−θxj)G1j(θe−θxj)G2j(θe−θxj)G3j
(c) Выведите прогнозную плотность скрытой переменной f(xj|G,θ)
f(xj|G,θ)=fX,G(xj,g)fG(g)=θe−θxj1{xj∈region r s.t. Grj=1}(1−e−θ)g1j(e−θ−e−2θ)g2j(e−2θ)g3j
(г) Электронный шаг. Дайте функциюQ(θ,θi)
Q(θ,θi)=EX|G,θi[logf(x|G,θ)]=nlogθ−θ∑j=1nE[Xj|G,θi]−N1log(1−e−θ)−N2log(e−θ−e−2θ)−N3loge−2θ=nlogθ−θ∑j=1nE[Xj|G,θi]−N1log(1−e−θ)−N2log(e−θ(1−e−θ))+2θN3=nlogθ−θ∑j=1nE[Xj|G,θi]−N1log(1−e−θ)+θN2−N2log(1−e−θ)+2θN3
гдеN1=∑nj=1g1j,N2=∑nj=1g2j,N3=∑nj=1g3j
(e) Дайте выражения для для . r = 1 , 2 , 3E[Xj|Grj=1,θi]r=1,2,3
Я перечислю свои результаты, которые, я уверен, верны, но вывод будет немного длинным для этого и без того непростого вопроса:
E[Xj|G1j=1,θi]E[Xj|G2j=1,θi]E[Xj|G3j=1,θi]=(11−e−θi)(1θi−e−θi(1+1/θi))=(1e−θi−e−2θi)(e−θi(1+1/θi)−e−2θi(2+1/θi))=(1e−2θi)(e−2θi(2+1/θi))
Это часть, на которой я застрял, и это может быть из-за более ранней ошибки:
(е) M-Step. Найдите которая максимизируетQ ( θ , θ i )θQ(θ,θi)
Из закона полного ожидания мы имеем
ThereforE[Xj|G,θi]=(1θi−e−θi(1+1/θi))+(e−θi(1+1/θi)−e−2θi(2+1/θi))+(e−2θi(2+1/θi))=1/θi
Q(θ,θi)∂Q(θ,θi)∂θ=nlogθ−θ∑j=1nE[Xj|G,θi]−N1log(1−e−θ)+θN2−N2log(1−e−θ)+2θN3=nlogθ−θnθi−N1log(1−e−θ)+θN2−N2log(1−e−θ)+2θN3=nθ−nθi−(N1+N2)e−θ1−e−θ+N2+2N3
Затем я должен установить это значение равным нулю и решить для , но я пробовал это в течение очень долгого времени, и я не могу решить для !θθθ