Méthodes Paramétriques

Statistics, Maximum Likelihood Estimation · course

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Méthodes Paramétriques

(cid:1) On considère que la densité recherchée appartient à une famille paramétrée par des vecteurs et on indique cette dépendance en écrivant au lieu de

( qxp

)(xp

˛q

)

(cid:1) L’échantillon X étant issu de variables i.i.d., nous pouvons

écrire

( Xp Xp (

q q

(cid:213)= =

) )

N

( ixp ixp (

q q

) )

Méthodes Paramétriques

(cid:1) Un cas simple : loi normale 1D (cid:1) Considérons le cas suivant :

(cid:1) La famille paramétrée candidate est celle des lois normales

T] donc

sm ,

q =

[

= i 1 qXp ( (cid:1) Comme fonction de , est la vraisemblance

q

)

(likelihood) de par rapport à l’échantillon X

q

(cid:1) Il est en général plus facile de travailler avec le logarithme

de la vraisemblance (log-likelihood) ∑

( Xp

q )(

ln[

)]

=

q

l

N

ln[

( ixp

q

)]

= 1

i

90

ENSI--SI3

2014-2015

91

ENSI--SI3

2014-2015

Maximum de Vraisemblance (MV)

Maximum de Vraisemblance (MV)

qˆ

(cid:1) L’estimation la plus en accord avec les observations X est celle qui correspond au maximum de la vraisemblance qXp (

)

(cid:1) Le logarithme en base e étant une fonction monotone (cid:1) Le logarithme en base e étant une fonction monotone

croissante, le maximum de la vraisemblance est atteint pour le même que le maximum de

)(ql

qˆ

(cid:1) Exemple : pour le cas normal unidimensionnel considéré,

q )(

l

=

N

∑

= 1

i

ln[

xp ( i

q

Publicité

=

)]

N

∑

= 1

i

  

s

ln

p 2

1 s 2

(

x i

2

m

2

)

  

(cid:1) donc en dérivant on obtient (cid:1) donc en dérivant on obtient

N

∑

= 1

i

[

ln

q

( xp i

]

)

m

=

1 2

s

N

∑

= 1

i

(

x i

m

)

N

∑

= 1

i

[

ln

q

( xp i

s

] ) -=

N s

+

1 3

s

N

∑

= 1

i

(

x i

m

2

)

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ENSI--SI3

2014-2015

93

ENSI--SI3

2014-2015

Publicité

W (cid:213) ” - - - - ¶ ¶ - ¶ ¶ Maximum de Vraisemblance (MV)

Maximum de Vraisemblance (MV)

(cid:1) Les dérivées partielles sont nulles +

et

N

m = 0)ˆ

1 s 2 ˆ

-∑ ix (

= 1

i

N s ˆ

1 s 3 ˆ

N

∑

= 1

i

(

ix

2

m )ˆ

=

0

N

pour m m ˆ ˆ

1 = ∑ = ∑ N N i (cid:1) Remarques

x x i i

= 1

= =

( (

x x

) )

et et

2

s s ˆ ˆ

= =

N

1 ∑ - ∑ ( ( ix ix N 1 = i

2

m m )ˆ )ˆ

(cid:1) L’estimation pour est non biaisée (son espérance sur tous les

échantillons de taille n est égale à la vraie valeur de )

m

(cid:1) L’estimation de est en revanche biaisée ; une estimation non

m

2s

biaisée est

2

s ˆ

=

1

N

1

N

∑

= 1

i

(

ix

2

m )ˆ

(cid:1) Exemple 2 : lois normales multidimensionnelles

IR˛

d

(cid:1) X (cid:1) La famille paramétrée candidate est celle des lois normales

xp (

q

=

)

1 d 2/

(

Publicité

x

m

T

)

1

(

x

m

)

1 2

e

)2( p p )2( (cid:1) Dans ce cas, le maximum de la vraisemblance est donné

par :

ˆm

=

N

1 ∑ N 1 = i

ix

et

ˆ =S

N

1 ∑ N 1 = i

(

x i

m )(ˆ

x i

T

m )ˆ

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ENSI--SI3

2014-2015

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ENSI--SI3

2014-2015

Maximum de Vraisemblance (MV)

(cid:1) Ici encore, l’estimation de est non biaisée mais celle de

m

la matrice de variances-covariances est biaisée (simplement asymptotiquement non biaisée) ; une estimation non biaisée est

Maximum a posteriori (MAP)

)(qp (cid:1) Si on connaît la densité de probabilité a priori pour ,

q

il est préférable de choisir la solution qui maximise la q probabilité a posteriori Xp (

Xp (

q )(

p

q

)

)

ˆ ˆ =S =S

1 1

N

1

N

∑ ∑

= 1

i

( (

x x i

m m )(ˆ )(ˆ

x x i

T T

m m )ˆ )ˆ

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ENSI--SI3

2014-2015

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ENSI--SI3

2014-2015

- - - - - - S - - - S S - - S - - - - - (cid:181)