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本文是极端值推断的内容。我们在广义帕累托分布上使用最大似然方法。
在参数模型的背景下,标准技术是考虑似然的最大值(或对数似然)。考虑到一些技术性假设,如 ,的某个邻域,那么
其中表示费雪信息矩阵。在此考虑一些样本,来自广义帕累托分布,参数为 ,因此
如果我们解决极大似然的一阶条件,我们得到一个满足以下条件的估计
这种渐进正态性的概念如下:如果样本的真实分布是一个具有参数的GPD,那么,如果n足够大,就会有一个联合正态分布。因此,如果我们产生大量的样本(足够大,例如200个观测值),那么估计的散点图应该与高斯分布的散点图相同。
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> for(s in 1:1000){
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+ param[s,]=gpd(x,0)$par.ests
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> image(x,y,z)
得到一个3D的表示
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> persp(
x,y,
t(
z)
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+ xlab=
"xi",ylab=
"sigma")
有了200个观测值,如果真正的基础分布是GPD,那么,联合分布是正态的。
另一个重要的属性是德尔塔法。这个想法是,如果是渐进正态,足够平滑,那么也是渐进高斯的。
从这个属性中,我们可以得到(这是极值模型中使用的另一个参数化)的正态性,或者在任何四分位数上 。我们运行一些模拟,再一次检查联合正态性。
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> for(s in 1:1000)
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+ gpd(x,0)$par.ests
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+ q=sha
* (.01^(-xih) - 1)/xih
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+ tvar=q+(sha + xih * q)/(1 - xih)
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dmnorm(cbind(vx,vy),m,S)
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> image(x,y,t(z)
正如我们所看到的,在样本大小为200的情况下,我们不能使用这个渐进式的结果:看起来我们没有足够的数据。但是,如果我们在n=5000运行同样的代码,
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> n=5000
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我们得到和的联合正态性。这就是我们可以从这个结果中得到的delta-方法。
另一个有趣的方法是Profile 似然函数的概念。因为尾部指数,在这里是辅助参数。
这可以用来推导出置信区间。在GPD的情况下,对于每个 ,我们必须找到一个最优的 。我们计算Profile 似然函数,即 。而我们可以计算出这个轮廓似然的最大值。一般来说,这个两阶段的优化与(全局)最大似然是不等价的,计算结果如下
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+ profilelikelihood=function(beta){
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+ -loglik(XI,beta) }
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+ L[i]=-optim(par=1,fn=profilelik)$value }
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如果我们想计算轮廓似然的最大值(而不是像以前那样只计算网格上的轮廓似然的值),我们使用
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+ profile=
function(beta){
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+ -loglikelihood(XI,beta) }
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(OPT=optimize(f=PL,interval=c(0,3)))
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我们得到结果和最大似然估计的相似。我们可以用这种方法来计算置信区间,在图表上将其可视化
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> line(h=-up-qchis
q(p=.95,df=1)
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> I=which(L>=-up-qchis
q(p=.95,df=1))
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> lines(XIV[I]
竖线是参数95%置信区间的下限和上限。
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