ΘΕΩΡΙΑ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ 3 ο ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

Σχετικά έγγραφα
Πανεπιστήμιο Κύπρου Πολυτεχνική Σχολή

Αναγνώριση Προτύπων (Pattern Recognition) Μπεϋζιανή Θεωρία Αποφάσεων (Bayesian Decision Theory) Π. Τσακαλίδης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

Θεωρία Λήψης Αποφάσεων

Κεφάλαιο 2: Θεωρία Απόφασης του Bayes 2.1 Εισαγωγή

Εκτιμητές Μεγίστης Πιθανοφάνειας (Maximum Likelihood Estimators MLE)

Στατιστική Συμπερασματολογία

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ 7 ΚΑΙ 8

ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ στη Ναυτιλία και τις Μεταφορές

Αναγνώριση Προτύπων. Baysian Θεωρία Αποφάσεων ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ 11. β) τον εκτιμητή μέγιστης πιθανοφάνειας για την άγνωστη παράμετρο λ 0.

Μέθοδος μέγιστης πιθανοφάνειας

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Μέθοδος μέγιστης πιθανοφάνειας

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΤΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ. Κεφάλαιο 8. Συνεχείς Κατανομές Πιθανοτήτων

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Εφαρμοσμένη Στατιστική

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

TMHMA OIKONOMIKΩN ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Διαγώνισμα Προόδου Στατιστικής III

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΤΜΗΜΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΙΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ Εξετάσεις στο μάθημα ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ Ι

ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ Ι ΙΑΣΤΑΤΩΝ ΤΥΧΑΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ (Συνέχεια)

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων. Διάλεξη 2

ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ -ΤΥΧΑΙΕΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ(τελικές εξετάσεις πλη12)

Α Ν Ω Τ Α Τ Ο Σ Υ Μ Β Ο Υ Λ Ι Ο Ε Π Ι Λ Ο Γ Η Σ Π Ρ Ο Σ Ω Π Ι Κ Ο Υ Ε Ρ Ω Τ Η Μ Α Τ Ο Λ Ο Γ Ι Ο

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Θεωρητικές Κατανομές Πιθανότητας

Δειγματοληψία. Πρέπει να γνωρίζουμε πως πήραμε το δείγμα Το πλήθος n ij των παρατηρήσεων σε κάθε κελί είναι τ.μ. με μ ij συμβολίζουμε την μέση τιμή:

Περίληψη ϐασικών εννοιών στην ϑεωρία πιθανοτήτων

Στατιστική Συμπερασματολογία

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο: ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 3: ΕΦΑΠΤΟΜΕΝΗ [Κεφάλαιο 2.1: Πρόβλημα εφαπτομένης του σχολικού βιβλίου]. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 26 ΙΟΥΛΙΟΥ 2009 ΕΥΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ :

Στατιστική. Εκτιμητική

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ


P (A B) = P (AB) P (B) P (A B) = P (A) P (A B) = P (A) P (B)

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Λήψη αποφάσεων κατά Bayes

Ακαδημαϊκό Έτος , Χειμερινό Εξάμηνο Διδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

Αναγνώριση Προτύπων Ι

ρ. Ευστρατία Μούρτου

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ ΤΟ 2 Ο ΘΕΜΑ

Ορίζουμε την τυπική πολυδιάστατη κανονική, σαν την κατανομή του τυχαίου (,, T ( ) μεταξύ τους ανεξάρτητα. Τότε

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ

Τυχαία Διανύσματα και Ανεξαρτησία

3. Κατανομές πιθανότητας

Κεφάλαιο 9. Έλεγχοι υποθέσεων

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

(X1 X 2 ) 2}. ( ) f 1 (x i ; θ) = θ x i. (1 θ) n x i. x i log. i=1. i=1 t2 i

Τμήμα Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης Εφαρμοσμένη Θεωρία Πινάκων. Quiz 3. Σύντομες Λύσεις

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΤΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ. Κεφάλαιο 7. Τυχαίες Μεταβλητές και Διακριτές Κατανομές Πιθανοτήτων

Εφαρμοσμένη Στατιστική Δημήτριος Μπάγκαβος Τμήμα Μαθηματικών και Εφαρμοσμένων Μαθηματικών Πανεπισ τήμιο Κρήτης 14 Μαρτίου /34

ΗΥ-217-ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ-ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2016 ΔΙΔΑΣΚΩΝ: ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΤΣΑΚΑΛΙΔΗΣ

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

P(200 X 232) = =

Η Κανονική Κατανομή. Κανονικές Κατανομές με την ίδια διασπορά και διαφορετικές μέσες τιμές.

Ανισώσεις. Κώστας Γλυκός. Τράπεζα θεμάτων ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ. εκδόσεις / 1 0 /

Α) Να γράψετε με τη βοήθεια των πράξεων των συνόλων το ενδεχόμενο που παριστάνει το σκιασμένο εμβαδόν σε καθένα από τα παρακάτω διαγράμματα Venn.

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Βέλτιστος Δέκτης

Άσκηση 1: Λύση: Για το άθροισμα ισχύει: κι επειδή οι μέσες τιμές των Χ και Υ είναι 0: Έτσι η διασπορά της Ζ=Χ+Υ είναι:

Δειγματοληψία. Πρέπει να γνωρίζουμε πως πήραμε το δείγμα Το πλήθος n ij των παρατηρήσεων σε κάθε κελί είναι τ.μ. με μ ij συμβολίζουμε την μέση τιμή:

Να εξετάσετε αν είναι συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας, κι αν είναι να υπολογίσετε τη συνάρτηση κατανομής πιθανότητας F x (x).

f x g x f x g x, x του πεδίου ορισμού της; Μονάδες 4 είναι οι παρατηρήσεις μιας ποσοτικής μεταβλητής Χ ενός δείγματος μεγέθους ν και w

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ Ι Συμπληρωματικές Σημειώσεις Δημήτριος Παντελής

ΕΝΤΥΠΟ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΚΡΗΤΙΚΟΥ ΚΑΤΕΡΙΝΑ NΙΚΑΚΗ ΚΑΤΕΡΙΝΑ NΙΚΟΛΑΪΔΟΥ ΧΡΥΣΑ

ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑ ΚΑΙ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Συμπληρωματικές Σημειώσεις Δημήτριος Παντελής. Pr T T0

Επιχειρησιακά Μαθηματικά (1)

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ

Στοχαστικές Στρατηγικές

12xy(1 x)dx = 12y. = 12 y. = 12 y( ) = 12 y 1 6 = 2y. x 6x(1 x)dx = 6. dx = 6 3 x4

Ανασκόπηση θεωρίας ελαχίστων τετραγώνων και βέλτιστης εκτίμησης παραμέτρων

ΕΚΤΙΜΙΣΗ ΜΕΓΙΣΤΗΣ ΠΙΘΑΝΟΦΑΝΕΙΑΣ

. Τι πρακτική αξία έχουν αυτές οι πιθανότητες; (5 Μονάδες)

ΔΕΟ13 - Επαναληπτικές Εξετάσεις 2010 Λύσεις

Τυχαία μεταβλητή (τ.μ.)

Ανασκόπηση θεωρίας ελαχίστων τετραγώνων και βέλτιστης εκτίμησης παραμέτρων

ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΠΑΛΙΝΔΡΟΜΙΣΗ

Ασκήσεις Φροντιστηρίου «Υπολογιστική Νοημοσύνη Ι» 3ο Φροντιστήριο

7. α) Να λύσετε την ανίσωση x 5 <4. β) Αν κάποιος αριθμός α επαληθεύει την παραπάνω ανίσωση, να αποδείξετε ότι

Θέμα 1. με επαυξημένο 0 1 1/ 2. πίνακα. και κλιμακωτή μορφή αυτού

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ Ι ΜΕΡΟΣ Α (Σ. ΧΑΤΖΗΣΠΥΡΟΣ) . Δείξτε ότι η στατιστική συνάρτηση T = X( n)

Σ ΤΑΤ Ι Σ Τ Ι Κ Η. Statisticum collegium Iii

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

< F ( σ(h(t))), σ (h(t)) > h (t)dt.

Κεφάλαιο 9. Έλεγχοι υποθέσεων

Σ ΤΑΤ Ι Σ Τ Ι Κ Η ΤΜΗΜΑ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. Ημερομηνία: Πέμπτη 12 Απριλίου 2018 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Θεωρία Ρυθμού Παραμόρφωσης

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι Ασκήσεις - 09/11/2017. Άσκηση 1. Να βρεθεί η γενική λύση της διαφορικής εξίσωσης. dy dx = 2y + x 2 y 2 2x

Ορισμός και Ιδιότητες

ΑΚΡΟΤΑΤΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ ΠΟΛΛΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ

Λύσεις 4ης Ομάδας Ασκήσεων

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΕΡΓΑΣΙΑ 6 η Ημερομηνία Αποστολής στο Φοιτητή: 23 Απριλίου 2012

Transcript:

ΘΕΩΡΙΑ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ 3 ο ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΑΣΚΗΣΗ Σύμφωνα με στοιχεία από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης η πιθανότητα ένας φοιτητής να αποφοιτήσει μέσα σε 5 χρόνια από την ημέρα εγγραφής του στο Πανεπιστήμιο είναι 0.8. Το Oxford Uiversiy Tesig Service score (OUT score) όσων φοιτητών αποφοιτούν μέσα σε 5 χρόνια ακολουθεί κανονική κατανομή με μέση τιμή 26 και τυπική απόκλιση 2. Τα scores όσων δεν αποφοιτούν μέσα σε 5 χρόνια ακολουθούν επίσης κανονική κατανομή, αλλά με μέση τιμή 22 και τυπική απόκλιση 3. Στο Πανεπιστήμιο για την ταξινόμηση των φοιτητών χρησιμοποιείται επιπροσθέτως ο βαθμός τάξης (παράμετρος y) (η βαθμολογία που παίρνει ένας φοιτητής σε κάποιο τεστ σε σύγκριση με τη βαθμολογία των συμφοιτητών του). Έστω το γεγονός κατά το οποίο ένας φοιτητής ολοκληρώνει τη φοίτησή του στα 5 έτη και το γεγονός κατά το οποίο ένας φοιτητής δεν ολοκληρώνει τη φοίτησή του στα 5 έτη. Θεωρούμε μία τυχαία τιμή x του OUT score. Υποθέτουμε ότι οι υπό συνθήκη πιθανοφάνειες τόσο του x όσο και του y είναι κανονικές, δύο μεταβλητών. 4 6 P(x,y )=N(μ Σ ) με μ = [26,85] και Σ = 6 40 9 2 P(x,y )=N(μ Σ ) με μ = [26,85] και Σ = 2 58 A) Ποια είναι η πιθανότητα ένας φοιτητής με OUT score 2.5 και βαθμό τάξης 72 να αποφοιτήσει μέσα σε 5 έτη; B) Να βρείτε την εξίσωση του βέλτιστου ορίου απόφασης για τις δύο κατηγορίες και. ΛΥΣΗ A) Αναζητούμε την πιθανότητα P( x=2.5, y=72). Σύμφωνα με τον κανόνα του Bayes ισχύει : P ( ) P ( xy, ) = Pxy (, ) Pxy (, ) Σύμφωνα με τον τύπο της συνάρτησης πυκνότητας πιθανότητας πολλών μεταβλητών ισχύει : Pxy (, ) = exp[ / 2( x μ) ( x )] d /2 /2 μ, όπου d = 2. (2 π ) Σ Υπολογίζουμε τον αντίστροφο του πίνακα συνδιασποράς Σ : 0.3226 0.0484 = 24 και Σ = 0.0484 0.0323 Αντικαθιστώντας στον τύπο της συνάρτησης πυκνότητας πιθανότητας προκύπτει :

Pxy (, ) = 0.043exp[ / 2( x μ ) ( x μ )] P( 2.5, 72 ) = 6.059*0-4 Σύμφωνα με το Θεώρημα Ολικής Πιθανότητας : P(x,y) = P(x,y ) * P() + P(x,y ) * P() Υπολογίζουμε τον αντίστροφο του πίνακα συνδιασποράς Σ : 0.534 0.037 = 0.037 0.0238 και Σ = 378 Αντικαθιστώντας στον τύπο της συνάρτησης πυκνότητας πιθανότητας προκύπτει : Pxy (, ) = exp[ / 2( x μ ) ( )] d /2 /2 x μ όπου d = 2 (2 π ) Σ Pxy (, ) = 0.0082exp[ / 2( x μ ) ( x μ )] P( 2.5, 72 ) = 0.0074 Αντικαθιστώντας στο Θεώρημα Ολικής Πιθανότητας προκύπτει : P( 2.5, 72 ) = 0.0020 η πιθανότητα να αποφοιτήσει ο φοιτητής στα 5 έτη είναι : P( x=2.5, y=72) = 0.2460 B) Η εξίσωση απόφασης πρέπει να ικανοποιεί την παρακάτω εξίσωση: P ( xy, ) = P ( xy, ) PxyP (, ) ( ) Pxy (, P ) ( ) = Pxy (, ) Pxy (, ) 0.043exp[ / 2( x μ ) ( x μ )]0.8 = 0.0082exp[ / 2( x μ ) ( x μ )]0.2 0.0082 exp[ / 2( x ) ( x ) / 2( x μ μ + μ) ( x μ)] 0.434 = = 0.043*4 ( / 2)( x μ ) ( x μ ) + / 2( x μ ) ( x μ ) = log(0.434) ( x μ ) ( x μ ) + ( x μ ) ( x μ ) + 3.8848 = 0 Έστω το διάνυσμα x = [x y]. Τότε : -( [x-26 y-85] ) ( [x-26 y-85] ) + ( [x-22 y-70]) ( [x-22 y-70] ) + 3.8848 = 0 από το οποίο προκύπτει η ζητούμενη εξίσωση : 0.476x 2 + 0.056y 2 0.602xy 0.588x 4.94y + 334.6539 = 0

ΑΣΚΗΣΗ 2 Ταξινομητής ελάχιστης απόστασης Θεωρούμε ένα πρόβλημα classificaio σε δύο διαστάσεις, με 3 classes, όπου: p(x ω i )=N(μ i Σ i ), με i=,2,3 0 με μ =[ 0 2 ], μ 2 =[ 3 ] και μ 3 =[ 0 ] και Σ i =Σ= 0 /3 και στο οποίο υποθέτουμε ίσες εκ των προτέρων πιθανότητες: Ρ(ω )= Ρ(ω 2 )= Ρ(ω 3 ). Α) Να υπολογίσετε τη διακρίνουσα συνάρτηση g i (x) για κάθε μία class. Β) Να καθορίσετε τα όρια απόφασης. Πόσα είναι; Να αναφέρετε πώς πιστεύετε ότι θα είναι η γεωμετρική τους μορφή. ΛΥΣΗ 0 0 Α) Υπολογίζουμε =, και Σ = /3, όπου d = 2. 0 /3 = 0 3 Εφόσον Sum( P ) = ισχύει P(ω ) = P(ω 2 ) = P(ω 3 ). Επιπλέον, αφού p(x ω i ) ~ N(μ i Σ i ), οι συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας είναι κανονικής κατανομής συναρτήσεις πολλών μεταβλητών και η διακρίνουσα συνάρτηση θα είναι της μορφής : d g i (x) = ( x μi) ( x μi) log2π log log P( ) i + ω i 2 2 2 g i (x) = ( ) x μi i ( x μi ) 2.3872 2 Έστω το διάνυσμα x = [x y]. Τότε : g i (x) = 0.5 ( [x y] - μ i ) Σ - ( [x y] - μ i ) 2.3872 Για i= έχουμε: μ =[ 0 2 ] g x = 0.5 ( [x (y-2)]) Σ ( [x (y-2)]) 2.3872 ( ) 0 g ( x ) = 0.5 ( [x (y-2)]) ( [x (y-2)]) 2.3872 0 3 2 3 2 g ( x) = x + y 6y+ 3.628 2 2 Για i=2 έχουμε: μ 2 =[ 3 ] g x = 0.5 ( [x-3 y-]) Σ ( [x-3 y-]) 2.3872 2 ( ) 0 g2 ( x ) = 0.5 ( [x-3 y-]) ( [x-3 y-]) 2.3872 0 3 2 3 2 g2 ( x) = x 3x+ y 3y+ 3.628 2 2 Για i=3 έχουμε: μ 3 =[ 0 ] g x = 0.5 ( [x- y]) Σ ( [x- y]) 2.3872 3 ( )

2 3 2 g3 ( x) = x x+ y.8872 2 2 Β) Οι επιφάνειες απόφασης θα είναι υπερεπίπεδα επειδή οι τρεις συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας έχουν τους ίδιους πίνακες συνδιασποράς (οι οποίοι είναι ίσοι και ανάλογοι του ταυτοτικού πίνακα). Είμαστε στις d=2 διαστάσεις άρα τα όρια είναι γενικευμένα υπερεπίπεδα των (d-)= διαστάσεων (κάθετα στις γραμμές που χωρίζουν τα μέσα των κατανομών). έχουμε γραμμές (ευθείες) ως επιφάνειες των ορίων. Οι επιφάνειες απόφασης ορίζονται από τις γραμμικές εξισώσεις g i (x) = g j (x), με i j, i,j є {,2,3} (Προσοχή! Εάν είχαμε P(ω ) P(ω 2 ) P(ω 3 ) θα διαλέγαμε για την παραπάνω εξίσωση τις δύο κατηγορίες με τις μεγαλύτερες εκ των υστέρων πιθανότητες.) Θέλουμε να βρούμε 3 ημιευθείες και 3 σημεία ελέγχου. Έχουμε: g i (x) = g j (x) wx i + wi0 = gj( x) όπου wi = μ 2 i και wi0 = ( ) μμ l ( 2 i i + P w i )(Το κατώφλι της i-οστής σ 2σ κατηγορίας). Αφού οι περιοχές απόφασης είναι γειτονικές τα όρια απόφασης μεταξύ τους έχουν την εξίσωση: W ( x X ) = 0 ij W =Σ ( μ μ ) και ij ij i j

x ( μ μ )log[ Pw ( ) / Pw ( )] = 0.5( μ + μ ) i j i j ij i j ( μj μi) Σ ( μj μi) Επειδή P(W i )= P(W j ) ο δεύτερος όρος ισούται με μηδέν και έχουμε x = 0.5( μ + μ ). ij i j Ορίσαμε λοιπόν ένα υπερεπίπεδο που περνάει από το σημείο x 0 και είναι ορθογώνιο στο διάνυσμα W. Έχουμε: W ( X X ) =0 και W + ( X X + ) = 0 ij C ij ij C ij Υπολογίζουμε με τη βοήθεια της Malab: έχουμε 3 ημιευθείες που περνούν από το ίδιο σημείο [..], αφού τα σημεία ελέγχου συμπίπτουν.

ΑΣΚΗΣΗ 3 Έστω ότι η τυχαία μεταβλητή x έχει εκθετική πυκνότητα πιθανότητας θ θ e x x 0 p(x θ) = με θ>0 0 αλλού Υποθέστε ότι τα δείγματα x, x 2,..., x σχηματίζονται ανεξάρτητα σύμφωνα με το p(x θ). Να δείξετε ότι η εκτίμηση μέγιστης πιθανοφάνειας του θ δίνεται από το ˆ θ = x ΛΥΣΗ Έστω τα δείγματα που σχηματίζονται ανεξάρτητα, D={x, x 2,..., x }. Η εκτίμηση της μέγιστης πιθανοφάνειας του θ είναι εξ ορισμού η τιμή ˆ θ που μεγιστοποιεί το p( D θ ), με p( D θ ) = log-συνάρτηση πιθανοφάνειας είναι: l = l(p(d θ)) = l( px ( θ )) = = * lθ - θ = x = = = px ( θ ). = x l( px ( θ )) = l( θe θ ) = = = (l θ θx ) Το ˆ θ μπορεί να βρεθεί με μεθόδους διαφορικής λογικής. Παίρνοντας το ανάδελτα ως προς θ προκύπτει : l = ( l θ θ x) = x θ = θ. = Για να βρούμε τη εκτίμηση μέγιστης πιθανοφάνειας εξισώνουμε το παραπάνω με μηδέν και προκύπτει :

0 0 ˆ l = x = θ = = MLE ˆ θ MLE = x = = x Μία λύση ˆMLE θ της παραπάνω εξίσωσης μπορεί να αντιπροσωπεύει ένα αληθινό, ολικό μέγιστο, ένα τοπικό μέγιστο ή ελάχιστο ή σπανιότερα ένα σημείο του l(θ). ΑΣΚΗΣΗ 4 Έστω ότι το θ αναπαριστά την πιθανότητα να έρθει κορώνα σε ένα πρόβλημα ρίψης ενός κέρματος. Έχουμε διαθέσιμο ένα σύνολο από ανεξάρτητες και ομοιόμορφα κατανεμημένες τυχαίες παρατηρήσεις για να υπολογίσουμε το θ. A) Να βρείτε την Bayes εκτίμηση του θ για την εκ των προτέρων πυκνότητα εάν p(θ) =, 0 θ (Δηλαδή όλες οι τιμές του θ μεταξύ 0 και είναι εξίσου πιθανές). B) Ποια είναι η MLE του θ? Πώς διαφέρει από την Bayes εκτίμηση του πρώτου ερωτήματος?!! Δίνεται θ p ( θ) pq q dθ = και να υποθέσετε συνάρτηση τετραγωνικού 0 ( p+ q+ )! σφάλματος για το θ. ΛΥΣΗ A) Έστω θ η πιθανότητα να έρθει κορώνα σε ένα πρόβλημα ρίψης κέρματος. Έστω το πλήθος των φορών που εμφανίστηκε κορώνα σε ρίψεις του νομίσματος. Η πιθανότητα να πάρουμε ακριβώς επιτυχίες σε προσπάθειες δίνεται από την probabiliy mass fucio : p ( ω) p ( θ) θ ( θ) = = Η εκ των υστέρων πιθανότητα του θ δεδομένου ότι φορές έχει έρθει κορώνα είναι σύμφωνα με τον κανόνα του Bayes: p ( θ ) p( θ ) p( θ ) = p ( θ ) p ( θ ) 0 Οπότε προκύπτει p ( ) ( ) ( ) 0 θ pθ = θ θ = 0!( )!!! = = = = ( + )! ( + )!!( + ) + p( θ ) = ( + ) θ ( θ )

Για συνάρτηση κόστους τετραγωνικού σφάλματος αναζητούμε την τιμή του ˆ θ η 2 οποία ελαχιστοποιεί την ποσότητα ( θ ˆ θ ). Επομένως: ˆ θ = E [ θ ] = θp ( θ ) dθ Bayes θ θ θ θ + + 2 ˆ + Bayes = ( + ) ( ) dθ = 0 B) Η log-συνάρτηση πιθανοφάνειας είναι: l(θ) = log p(θ ) l( θ ) log = + ( )log( θ) + ( + )logθ όπου C = σταθερά ανεξάρτητη του θ. Η MLE του θ δίνεται αν μεγιστοποιήσουμε το l(θ). Διαφορίζοντας το l(θ) ως προς θ και εξισώνοντας με μηδέν την παράγωγο έχουμε: l( θ ) + ( ) = = 0 θ θ ( θ) θ = ˆ θ MLE =. εκτίμηση Bayes στο πρώτο ερώτημα λαμβάνει υπόψη την εκ των προτέρων πληροφορία σχετικά με το θ. Κατά συνέπεια, η εκτίμηση Bayes υπάρχει ακόμα και όταν δεν έχουμε διαθέσιμα δείγματα εκπαίδευσης δηλαδή όταν = 0. Η Bayes εκτίμηση είναι σχεδόν ίση με την MLE όταν η εκ των προτέρων πιθανότητα είναι fla και η p( θ) έχει peas (αυτό συνήθως συμβαίνει όταν )