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14.26

$$ \begin{aligned} p(x^t)T(x^{t-1}|x^t)=p(x^{t-1})T(x^t|x^{t-1}) \end{aligned} \tag{14.26} $$

[解析]:假设变量$x$所在的空间有$n$个状态($s_1,s_2,..,s_n$),定义在该空间上的一个转移矩阵$T(n\times n)$如果满足一定的条件则该马尔可夫过程存在一个稳态分布$\pi$,使得 $$ \begin{aligned} \pi T=\pi \end{aligned} \tag{1} $$ 其中,$\pi$是一个是一个$n$维向量,代表​$s_1,s_2,..,s_n$对应的概率. 反过来,如果我们希望采样得到符合某个分布​$\pi$的一系列变量​$x_1,x_2,..,x_t$, 应当采用哪一个转移矩阵​$T(n\times n)$呢?

事实上,转移矩阵只需要满足马尔可夫细致平稳条件 $$ \begin{aligned} \pi (i)T(i,j)=\pi (j)T(j,i) \end{aligned} \tag{2} $$ 即公式$14.26​$,这里采用的符号与西瓜书略有区别以便于理解. 证明如下 $$ \begin{aligned} \pi T(j) = \sum _i \pi (i)T(i,j) = \sum _i \pi (j)T(j,i) = \pi(j) \end{aligned} \tag{3} $$ 假设采样得到的序列为$x_1,x2,..,x{t-1},xt​$,则可以使用$$MH​$$算法来使得$x{t-1}​$(假设为状态$s_i​$)转移到$x_t​$(假设为状态$s_j​$)的概率满足式$(2)​$.

14.28

$$ \begin{aligned} A(x^* | x^{t-1}) = \min\left ( 1,\frac{p(x^)Q(x^{t-1} | x^) }{p(x^{t-1})Q(x^* | x^{t-1})} \right ) \end{aligned} \tag{14.28} $$

[推导]:这个公式其实是拒绝采样的一个trick,因为基于式$14.27​$只需要 $$ \begin{aligned} A(x^* | x^{t-1}) &= p(x^)Q(x^{t-1} | x^) \ A(x^{t-1} | x^) &= p(x^{t-1})Q(x^ | x^{t-1}) \end{aligned} \tag{4} $$ 即可满足式$14.26$,但是实际上等号右边的数值可能比较小,比如各为0.1和0.2,那么好不容易才到的样本只有百分之十几得到利用,所以不妨将接受率设为0.5和1,则细致平稳分布条件依然满足,样本利用率大大提高, 所以可以将$(4)$改进为 $$ \begin{aligned} A(x^* | x^{t-1}) &= \frac{p(x^)Q(x^{t-1} | x^)}{norm} \
A(x^{t-1} | x^) &= \frac{p(x^{t-1})Q(x^ | x^{t-1}) }{norm} \end{aligned}
\tag{5} $$ 其中 $$ \begin{aligned} norm = \max\left (p(x^{t-1})Q(x^* | x^{t-1}),p(x^)Q(x^{t-1} | x^) \right ) \end{aligned}
\tag{6} $$ 即教材的$14.28​$.