Warum ist die Fisher Information Matrix positiv semidefinit?


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Lassen Sie . Die Fisher Information Matrix ist definiert als:θ∈Rn

ich(θ)ich,j=-E[∂2Log⁡(f(X|θ))∂θich∂θj|θ]

Wie kann ich nachweisen, dass die Fisher Information Matrix positiv semidefinit ist?


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Ist es nicht der erwartete Wert eines äußeren Produktes der Partitur mit sich selbst?
— Neil G

Antworten:


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Überprüfen Sie dies: http://en.wikipedia.org/wiki/Fisher_information#Matrix_form

Aus der Definition haben wir

ichichj=Eθ[(∂ichLog⁡fX∣Θ(X∣θ))(∂jLog⁡fX∣Θ(X∣θ))],
für , wobei . Ihr Ausdruck für folgt aus diesem unter Gleichmäßigkeitsbedingungen.ich,j=1,…,k∂ich=∂/∂θichichichj

Für einen Nullvektor folgt aus der Linearität der Erwartung, dass u=(u1,…,uk)⊤∈Rn

∑ich,j=1kuichichichjuj=∑ich,j=1k(uichEθ[(∂ichLog⁡fX∣Θ(X∣θ))(∂jLog⁡fX∣Θ(X∣θ))]uj)=Eθ[(∑ich=1kuich∂ichLog⁡fX∣Θ(X∣θ))(∑j=1kuj∂jLog⁡fX∣Θ(X∣θ))]=Eθ[(∑ich=1kuich∂ichLog⁡fX∣Θ(X∣θ))2]≥0.

Wenn diese komponentenweise Notation zu hässlich ist, beachten Sie, dass die Fisher-Informationsmatrix als kann der Bewertungsvektor ist definiert als H=(ichichj)H=Eθ[SS⊤]S

S=(∂1Log⁡fX∣Θ(X∣θ),…,∂kLog⁡fX∣Θ(X∣θ))⊤.

Wir haben also den Einzeiler

u⊤Hu=u⊤Eθ[SS⊤]u=Eθ[u⊤SS⊤u]=Eθ[||S⊤u||2]≥0.


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(+1) Gute Antwort und willkommen zurück, Zen. Ich machte mir Sorgen, dass wir Sie aufgrund der Länge Ihrer Pause für immer verloren haben könnten. Das wäre eine echte Schande gewesen!
— Kardinal

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ACHTUNG: keine generelle Antwort!

f(X|θ)

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