贝叶斯置信区间

贝叶斯置信區間()是用於表徵機率分佈特徵的區間。给定一定的实验(测量)结果,通过贝叶斯的理论可以计算出被估计参数的后验概率分布,从而得到一定置信概率下参数的取值区间。

可信區間是貝氏學派對標頻率學派中置信區間()的概念。兩者的差異源於不同的哲學基礎:貝氏置信區間將邊界視為固定值,將待估參數視為隨機變量;頻率學派的置信區間則將邊界視為隨機變量,將參數視為固定值。此外,貝氏可信區間需要(且必須)利用具體情境的先驗分佈資訊,而頻率學派置信區間則無此要求。

形式化的描述
设被估计的参数为x,为了测量这个数据,(独立的)做了 n 次 实验,实验的结果集计为

Y = \left\{y(i), i = 1, ..., n\right\}

对于每次实验,我们定义实验结果似然概率密度函数:

P\left(y(i)|x\right)

从而所有实验的似然概率密度函数是:

P(Y|x) = \Pi_i^n P\left(y(i)|x\right)

利用贝叶斯公式,我们可以得到 x 的后验概率密度:

p(x|Y) = \frac{P(Y|x)P(x)}{\int_{-\infty }^{\infty } P(Y|x)P(x) dx}

其中 p(x) 是 x 的先验概率密度,也就是不考虑(本次)实验结果的情况下对于 x 的基本认识和假设;如果 x 为离散值,把积分符号变成求和即可。

最后的置信区间就是在 p(x|Y) 上找到一个 x 的取值区间(通常是连续的),这个区间的面积等于置信概率(区间的选取方法可以有多种)。

註腳
參考文獻
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