Czy ktoś może wyjaśnić pojęcie „wymienności”?

41

Widzę pojęcie „wymienności” stosowane w różnych kontekstach (np. Modele bayesowskie), ale nigdy nie rozumiałem tego terminu bardzo dobrze.

  1. Co oznacza ta koncepcja?

  2. W jakich okolicznościach przywołuje się tę koncepcję i dlaczego?

sxv
źródło

Odpowiedzi:

44

Wymienność ma na celu uchwycenie symetrii w problemie, symetrii w sensie, który nie wymaga niezależności. Formalnie sekwencja jest wymienna, jeśli jej łączny rozkład prawdopodobieństwa jest funkcją symetryczną jej argumentów. Intuicyjnie oznacza to, że możemy zamienić lub zmienić zmienne w sekwencji bez zmiany ich wspólnego rozkładu. Na przykład każda sekwencja IID (niezależna, identycznie rozmieszczona) jest wymienna - ale nie na odwrót. Każda wymienna sekwencja jest jednakowo rozdzielona.n

Wyobraź sobie stół z mnóstwem urn na górze, z których każdy zawiera różne proporcje czerwonych i zielonych kulek. Wybieramy urnę losowo (według niektórych wcześniejszych dystrybucji), a następnie pobieramy próbkę (bez wymiany) z wybranego urny.

Zauważ, że czerwone i zielone, które obserwujemy, NIE są niezależne. I może nie jest zaskoczeniem, że sekwencja czerwonych i zielonych, które obserwujemy, jest sekwencją wymienną. Co jest być może zaskakujące jest, że każdy wymienny sekwencja można sobie wyobrazić w ten sposób, przez odpowiedni dobór urny oraz uprzedniego dystrybucji. (patrz Diaconis / Freedman (1980) „Finite Exchangeable Sequences”, Ann. Prob.).

Ta koncepcja jest przywoływana w różnych miejscach i jest szczególnie przydatna w kontekstach bayesowskich, ponieważ w tych ustawieniach mamy wcześniejszą dystrybucję (nasza wiedza o rozmieszczeniu urn na stole) i istnieje prawdopodobieństwo, że będziemy biegać (model, który luźno reprezentuje procedurę pobierania próbek z podanej, stałej, urny). Obserwujemy sekwencję czerwonych i zielonych (dane) i wykorzystujemy te informacje, aby zaktualizować nasze przekonania na temat konkretnej urny w naszej ręce (tj. Naszej tylnej), lub bardziej ogólnie, urny na stole.

Wymienne zmienne losowe są szczególnie wspaniałe, ponieważ jeśli mamy nieskończenie wiele z nich, to mamy do dyspozycji tony maszyn matematycznych, z których najmniejszą jest twierdzenie de Finettiego; wprowadzenie na Wikipedię.


źródło
10
(+1) Założenie wymienności stanowi także sedno testów permutacyjnych.
chl
9
Biorąc pod uwagę pytanie, kiedy i dlaczego wymienność, wskaźnik chl do testów permutacyjnych może zasługiwać na kilka dodatkowych słów. Testy permutacyjne są techniką nieparametryczną stosowaną, gdy normalność i podobne założenia są nie do utrzymania - zamiast tego stosuje się znacznie słabsze „założenie zerowe” wymienności, przybliża rozkład statystyki testowej przy tym założeniu zerowym (poprzez permutację) i sprawdza, czy rzeczywiście obserwowany test Statystyka jest ekstremalna w porównaniu z tym rozkładem zerowym. Dostępna jest książka P. Gooda, „Permutation, Parametric and Bootstrap Tests of Hipotheses”.
S. Kolassa - Przywróć Monikę
@Stephan Podoba mi się ta książka! Wymienność jest jednak słabsza niż niezależność ...
chl
Bardzo dziękuję za tę pomocną odpowiedź, GJK, oraz za uwagi dotyczące testów permutacyjnych, @StephanKolassa i chi. Jestem jednak zdezorientowany, jaką rolę odgrywają liczne urny w tym przykładzie. Sekwencja czerwonych i zielonych byłaby wymienna z jedną, urną, prawda? Co dodaje możliwość wielu urn (wiele dystrybucji)?
Mars
3
Nie ufałbym nic w tej książce Good. Kiedyś zauważyłem, co uważałem za błąd w tej książce, napisałem go i otrzymałem dość wulgarną odpowiedź.
kjetil b halvorsen