線形回帰の場合のMLEと最小二乗の関係


9

HastieとTibshiraniは、彼らの本のセクション4.3.2 で、線形回帰の設定では、最小二乗アプローチは実際には最大尤度の特別なケースであると述べています。この結果をどのように証明できますか?

PS:数学的な詳細はありません。


2
これは特別なケースではありません。エラー分布が正常な場合はまったく同じです。
— Zhanxiong

回答:


13

線形回帰モデル

、 ε 〜N (0 、Iは、σ 2)Y=Xβ+ϵϵ∼N(0,Iσ2)

、 X ∈ R N × Pと β ∈ R PY∈RnX∈Rn×pβ∈Rp

ϵ=Y−XββL2

最小二乗

(x1,y1),...,(xn,yn)xip

β^LS=argminβ||ϵ||2=argminβ||Y−Xβ||2=argminβ∑i=1n(yi−xiβ)2

最尤

β

L(Y|X,β)=∏i=1nf(yi|xi,β)

f(yi|xi,β)σ2

L(Y|X,β)=∏i=1n12πσ2e−(yi−xiβ)22σ2

一般に、可能性を処理する場合、続行する前に数学的にログを取る方が簡単です(積は合計になり、指数はなくなります)。そうしましょう。

log⁡L(Y|X,β)=∑i=1nlog⁡(12πσ2)−(yi−xiβ)22σ2

ββ

β^MLE=argmaxβ∑i=1n−(yi−xiβ)22σ2

β

β^MLE=argminβ∑i=1n(yi−xiβ)2=β^LS

これが機能するためには、特定のモデルの仮定(誤差項の正規性、0平均、一定の分散)を作成する必要があったことを思い出してください。これにより、特定の条件下で最小二乗がMLEと同等になります。詳細については、こちらとこちらをご覧ください。

完全を期すために、ソリューションは次のように記述できることに注意してください。

β=(XTX)−1XTy
弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.