共軛分布(conjugate distribution)的概率中一共涉及到三個分布:先驗、似然和後驗,如果由先驗分布和似然分布所確定的後驗分布與該先驗分布屬於同一種型別的分布,則該先驗分布為似然分布的共軛分布,也稱為共軛先驗。
比較繞嘴,下面從公式來理一下思路。假設變數
x 服從分布p(
x|θ)
,其觀測樣本為x=
,引數θ 服從先驗分布π(
θ)。那麼後驗分布為 p(
θ|x)
=π(θ
)p(x
|θ)p
(x)
如果後驗分布p(
θ|x)
與先驗分布π(
θ)是同種型別的分布,則稱先驗分布π(
θ)為似然分布p(
x|θ)
的共軛分布。
比較常用的幾個例子有:高斯分布是高斯分布的共軛分布,beta分布是二項分布的共軛分布,dirichlet分布是多項分布的共軛分布。下面對二項分布給出證明。
假設變數x∼
bern
(x|μ
) ,其觀測樣本x=
的概率分布為二項分布,p(
x|μ)
=ckn
μk(1
−μ)n
−k,k
為正例樣本個數,假設μ∼
beta
(μ|α
,β),那麼
μ 的後驗分布為 p(
μ|x)
∝bet
a(μ|
α,β)
p(x|
μ)∝μ
α−1(
1−μ)
β−1b
(α,β
)μk(
1−μ)
n−k∝
1b(α
+k,β
+n−k
)μα+
k−1(
1−μ)
β+n−
k−1=
beta
(μ|α
+k,β
+n−k
) 後驗分布仍為beta分布,所以,beta分布是二項分布的共軛分布。
共軛分布不僅使求後驗分布計算簡單,更重要的是保留了先驗分布的型別,使概率估計更加準確。
機器學習之先驗分布,後驗分布,共軛先驗分布
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