極大似然估計 深度學習筆記系列(三) 極大似然估計

2021-10-12 08:22:54 字數 962 閱讀 5621

極大似然估計方法(maximum likelihood estimate,mle)也稱為最大概似估計或最大似然估計,其作用是通過取樣的樣本分佈去估計整個資料中的某些引數。

簡單點說,現在已知乙個資料的概率分布,這個概率分布中有一些引數是未知的,那麼我們如何通過取樣的幾個樣本來估計這些引數呢,這個時候就要使用極大似然估計。

其實極大似然估計很多時候和我們的直覺是一樣的,比如有乙個系統會隨機輸出1-6的數字,你進行大量的實驗後發現1出現的次數大概佔總的1/6。然後你就會直覺地1出現的概率是1/6。其實這一過程你的潛意識裡就用了極大似然估計的方法。

為了方便理解,這裡舉個簡單的栗子。拋硬幣,對於拋硬幣來說它只會給出正面或者反面,現在我們假設給出正面的概率為a,那麼反面的概率就是1-a。(畢竟硬幣真反面圖案不一樣,所以也有可能不是50%對吧)。那麼這裡的a就是我們要估計的乙個引數。

接下來我們做實驗,假設在實驗中一共投了15次硬幣,其中前5次正面,後10次反面。根據這些樣本我們嘗試去估計原有的引數中的a。

似然函式的計算公式為:

此時我們的似然函式為:

其實這個式子也可以理解成,在給定a的情況下,我們投了15次硬幣,其中前5次正面,後10次反面的概率為多少。既然我們觀測的這個事情已經發生了,那麼我們要找到乙個a使這個概率越大越好。所以我們考慮對l求導,找導數為0時a的值。

由於直接求導比較麻煩,所以我們對兩邊取ln(ln不會影響單調性)得到:

然後對右邊求導並讓他等於0得到:

解得:

。而這個結果和我們的直覺也是一致的,因為我們投了15次,其中5次為正面。而極大似然估計可以理解為給這一直覺提供支援的一種依據。

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