分位數回歸

2021-10-03 17:11:43 字數 2740 閱讀 6883

分位數(quantile),亦稱分位點,是指將乙個隨機變數的概率分布範圍分為幾個等份的數值點,常用的有中位數(即二分位數)、四分位數、百分位數等。

任意乙個累計分布函式 f(x

)f(x)

f(x)

,滿足 f(x

^)=σ

,σ∈(

0,1)

f(\hat) = \sigma, \sigma\in (0,1)

f(x^)=

σ,σ∈

(0,1

) 的 x

^\hat

x^,稱為分布 f

ff 的分位數。

σ

\sigma

σ 的含義是該分布中小於x

^\hat

x^的數佔比為σ

\sigma

σ,即p(x

)=σp(xp(x

)=σ。

給定乙個平穩時間序列,我們通常為考慮回歸出它的均值。但在更一般的情況下,我們希望回歸出樣本對應分布的分位點,因為分位點更能反映出分布的性質。

下面用乙個例子來說明:

可以直接畫出經驗概率分布函式

在概率分布函式上找分位點太容易了,在縱軸上確定σ

\sigma

σ,回到橫軸上找x

^\hat

x^在一般的時間序列**問題中,我們通常是用乙個函式取擬合序列,通常學習到的函式是對真實樣本均值的估計。

有沒有辦法讓學習函式去逼近真實樣本的分位點呢?

只需要使用如下損失函式:

l (y

,y^)

=σmax⁡(y

−y^,

0)+(

1−σ)

max⁡(y

^−y,

0)l(y,\hat) = \sigma\max (y-\hat,0) + (1-\sigma)\max(\hat-y,0)

l(y,y^

​)=σ

max(y−

y^​,

0)+(

1−σ)

max(y^

​−y,

0)∂ l(

y,y^

)∂y^

=−σi

(y−y

^)+(

1−σ)

i(y^

−y)\frac)}} = -\sigma\mathbb)} + (1-\sigma)\mathbb-y)}

∂y^​∂l

(y,y

^​)​

=−σi

(y−y

^​)+

(1−σ

)i(y

^​−y

)其中 y

^\hat

y^​ 是輸出,y

yy 為目標值。

可以看出,提出下降法很好地找到了序列的分位點,和直接用概率分布函式的結果一致。

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