机器学习数学基础----(数学期望、方差、协方差。。。参数估计)

数字特征

  • 数学期望
    • 离散型的数学期望
      • 离散数学期望的定义
    • 连续型的数学期望
      • 数学期望的性质
  • 方差
    • 离散型方差
    • 连续型方差
      • 方差的性质
  • 协方差和相关系数
      • 标准协方差(相关系数)定义:![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200708100043315.png)
    • 极大似然估计
      • 示例:

数学期望

离散型的数学期望

引例:
有n个工人生产同样的零件,考察某一天的产量,得到:生产a1件有n1个人生产,生产a2件有n2个人生产,生产a3件有n3个人生产,。。。
生产ak件有nk个人生产,这一天的平均每人生产多少产品。
机器学习数学基础----(数学期望、方差、协方差。。。参数估计)_第1张图片
若以X表示每个人的产量,则X是一个随机变量,他的可能值为a1,a2,…ak,而n1/n是事件(X=ai,i=1,2,…k)的频率。则有:
在这里插入图片描述

离散数学期望的定义

机器学习数学基础----(数学期望、方差、协方差。。。参数估计)_第2张图片
例子:

X -1 0 1
P 0.35 0.2 0.45

在这里插入图片描述

  • 常见的分布期望
  • 二点分布:EX = p
  • 二项分布:EX = np
  • 泊松分布:EX = r

连续型的数学期望

p(x)为概率密度,可能值为为x和p(x)dx,分别对应于离散随机变量情况下的"xi"和“pi”,因此,数学期望的定义如下:
若X为连续型随机变量,p(x)为概率密度,则有:

在这里插入图片描述

  • 常见连续的分布期望
  • 均匀分布:EX = (a+b)2
  • 指数分布:EX = 1 / r
  • 正态分布:EX =u

数学期望的性质

机器学习数学基础----(数学期望、方差、协方差。。。参数估计)_第3张图片

方差

为了衡量随机变量的偏离程度,采用 |X-E(X)|的平均值 来衡量,但是这种运算不方便,故采用(X-E(X))^2来代替。

离散型方差

在这里插入图片描述

连续型方差

在这里插入图片描述片描
常利用如下公式计算:
在这里插入图片描述入图述
证明:机器学习数学基础----(数学期望、方差、协方差。。。参数估计)_第4张图片
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方差的性质

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协方差和相关系数

数字特征DX,DY,只反映了X与Y 的各自离开平均值的偏离程度,他们之间相互联系没有提供任何信息,自然我们也希望有一个数字特征能够在一定的程度上反映这种关系,如果X1和X2相互独立则有:
在这里插入图片描述
推导:
机器学习数学基础----(数学期望、方差、协方差。。。参数估计)_第7张图片
故协方差的定义可以为:
设(X,Y)是一个二维随机变量,如果,E(X-EX)(Y-EY)存在,则称他为X与Y的协方差,记做:
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标准协方差(相关系数)定义:在这里插入图片描述

极大似然估计

极大然估计是依据极大似然原理——一个实验有若干个可能结果A1,A2 ,。。。。如果在一次实验中,A1发生了,则认为A1的发生概率最大。
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示例:

设总体X-N(u,r^2),使用样本X1,X2,…Xn求u,r的极大似然估计:
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