Wishart分布及Inverse Wishart分布

申明:

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Wishart分布

引出

为什么要用Wishart分布?

假设从一元正态分布中抽取的n个独立样本,则这些样本的方差应该服从自由度为n-1\mathcal{X}^2分布(具体介绍见如何抽取样本方差的分布)。而Wishart分布是\mathcal{X}^2分布在多元上的推广。因此,它可以用来描述多元正态分布样本的协方差矩阵。它在多元正态分布分布的贝叶斯推导中非常重要。

定义

角度一

角度二 

 概率密度函数

 注意:

        实际上,这个概率密度函数的具体形式很少用到,但其具有很大作用:

  • Wishart分布作为 正态分布的协方差矩阵的逆的共轭先验分布用来描述正态分布的协方差矩阵
  • 当一个对称的正定矩阵是扩散张量研究正所感兴趣的随机元素的时候,这个分布也很重要

Wishart分布的命题

Wishart分布的重要作用

Conjugate Bayesian analysis of the Gaussian distribution截图部分



逆Wishart分布

逆威沙特分布会用作多变量正态分布协方差矩阵的共轭先验分布

概率密度函数

 高斯-逆Wishart分布

Conjugate Bayesian analysis of the Gaussian distribution截图部分

### 使用 MATLAB 实现 Wishart 分布的模拟 在统计学中,Wishart 分布是一种用于多维正态分布样本协方差矩阵的概率分布。对于给定自由度 \( \nu \) 和尺度矩阵 \( V \),可以通过特定的方式生成服从该分布的随机矩阵。 #### 方法一:基于 Cholesky 分解的方法 一种常见的做法是在 MATLAB 中通过 Cholesky 分解来构建 Wishart 随机变量。具体来说: 1. 构造一个 \( p \times p \) 的上三角矩阵 \( R \),其元素独立来自标准正态分布; 2. 计算 \( W = RR' \),其中 \( ' \) 表示转置操作; 3. 将得到的结果乘以输入参数中的尺度矩阵 \( V \) 并调整相应的自由度因子。 下面是具体的 MATLAB 代码实现: ```matlab function S = wishrnd(V, df) % Generate a random matrix from the Wishart distribution with scale matrix V and degrees of freedom df. [~, d] = size(V); L = chol(V, 'lower'); % Perform Cholesky decomposition on V A = tril(randn(d, d), -1); % Create lower triangular matrix filled with standard normals below diagonal diag(A) = sqrt(chi2rnd(df-(1:d)+1)); % Fill diagonal elements using chi-square variates S = L * (A*A') * L'; % Compute final result according to Bartlett's decomposition theorem end ``` 此函数 `wishrnd` 接收两个参数:一个是作为尺度矩阵的对称正定矩阵 \( V \)[^2];另一个是指定自由度的数量 \( df \)。返回的是从相应参数指定下的 Wishart 分布抽取的一个随机样本矩阵。 需要注意的是,在实际应用过程中应当考虑数值稳定性以及效率等因素,并且当维度较高时可能需要更加高效的算法或近似方法[^4]。
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