本文记录了Fisher 信息量的两种等价计算方式.
说明
本文积分以∫表示∫−∞+∞ (主要原因是懒,请谅解.)
Fisher 信息量
定义
设总体概率密度函数p(x;θ),θ∈Θ满足下列条件:
- 参数空间Θ是直线上的一个开区间;
- 支撑S={x∣p(x;θ)}与θ无关;
- 导数∂θ∂p(x;θ)对一切θ∈Θ都存在;
- 对p(x;θ),积分与微分可以交换顺序,即:
∂θ∂∫p(x;θ)dx=∫∂θ∂p(x;θ)dx
- 期望E[∂θ∂lnp(x;θ)]2存在.
则称
I(θ)=E[∂θ∂lnp(x;θ)]2
为总体分布的Fisher 信息量.
另一种表示法
Fisher信息量I(θ)也可以表示为
I(θ)=−E[∂θ2∂2lnp(x;θ)]
有时候这种计算方法更加方便
证明
首先,有:
E[∂θ∂lnp(x;θ)]=0
这是因为:
=====E[∂θ∂lnp(x;θ)]∫∂θ∂lnp(x;θ)p(x;θ)dx∫p(x;θ)1∂θ∂p(x;θ)p(x;θ)dx∫∂θ∂p(x;θ)dx∂θ∂∫p(x;θ)dx0
然后,有
∂θ∂E[∂θ∂lnp(x;θ)]=0
又因为:
∂θ∂lnp(x;θ)=p(x;θ)1∂θ∂p(x;θ)
所以
∂θ∂p(x;θ)=p(x;θ)∂θ∂lnp(x;θ)
故,有:
======∂θ∂E[∂θ∂lnp(x;θ)]∂θ∂∫∂θ∂lnp(x;θ)p(x;θ)dx∫∂θ∂(∂θ∂lnp(x;θ)p(x;θ))dx∫(∂θ∂p(x;θ)∂θ∂lnp(x;θ)+p(x;θ)∂θ2∂2lnp(x;θ))dx∫p(x;θ)(∂θ∂lnp(x;θ))2dx+∫p(x;θ)∂θ2∂2lnp(x;θ)dxE[(∂θ∂lnp(x;θ))2]+E[∂θ2∂2lnp(x;θ)]0
所以
E[(∂θ∂lnp(x;θ))2]=−E[∂θ2∂2lnp(x;θ)]
即:
I(θ)=−E[∂θ2∂2lnp(x;θ)]