と(駆け足で読む統計学のための数学入門30講 2)

  • 第2講 和と積


  • 和(sum)、¥sum
    • 等差数列の和
      • ¥Large S_n=¥sum_{k=1}^{n}{a_k}=¥sum_{k=1}^{n}{¥{a+(k-1)d¥}=¥frac{n}{2}¥{2a+(n-1)d)¥}
    • 等比数列の和
      • ¥Large S_n=¥sum_{k=1}^{n}{a_k}=¥sum_{k=1}^{n}{ar^{k-1}=¥frac{a(1-r^n)}{1-r}
        • その無限和、ただし、公比|r|<1¥Large ¥sum_{k=1}^{¥infty}{a_k}=¥sum_{k=1}^{¥infty}{ar^{k-1}=¥frac{a}{1-r}
          • 幾何分布:成功する確率p、失敗する確率q=1-pのとき、x+1回目に初めて成功する(1...x回続けて失敗する)確率はpq^x。今、xが0の場合、1の場合、2の場合、・・・¥inftyの場合を数え上げると、¥Large ¥sum_{k=0}^{¥infty}pq^k=¥frac{p}{1-q}=¥frac{p}{p}=1である。すべての場合を足し合わせてその総和が1となったこの分布は、確率分布の1つであり、幾何分布と呼ばれる
  • 積(product)、¥prod
    • ¥Large ¥prod_{i=1}^{n}=x_1x_2¥cdots x_n
  • 統計の場面で
    • 平均  ¥overline{x}=¥frac{1}{n}¥sum_{i~1}^{n}x_i
    • 平方和  S_{xx}=¥sum_{i=1}^{n}(x_i-¥overline{x})^2=¥sum_{i=1}^{n}x_i^2-¥frac{(¥sum_{i=1}^{n}x_i)^2}{n}
    • 不偏分散 V_x=¥frac{S_{xx}}{n-1}
    • 偏差積和(データ対(x_i,y_i)について
      • S_{xy}=¥sum_{i=1}^{n}(x_i-¥overline{x})(y_i-¥overline{y})=¥sum_{i=1}^{n}x_iy_i-¥frac{(¥sum_{i=1}^{n}x_i)(¥sum_{i=1}^{n}y_i)}{n}
    • 相関係数
      • r=¥frac{S_{xy}}{¥sqrt{S_{xx}S_{yy}}}
    • 尤度と尤度関数
      • 尤度は複数の独立変数がある場合、それらの掛け算になり、変数の数が増えると相当小さい値になる。また、尤度比検定(2つの条件で得られた尤度を比較し、どちらの条件がよりたしからしいかを検定し、その確からしさをPに置き換える方法)においては、尤度の比(小さい数値となる尤度の割り算で得られる比)よりも、尤度の対数の差をとることによって行われる。なぜならば、対数尤度の差(の2倍)がカイ自乗分布に近似的に従い、P値化して検定することができるからである。このあたりの事情は次の式からわかる。
      • 条件¥theta_1での尤度L(¥theta_1)=¥prod_{i=1}^{n}p_i(¥theta_1)
      • 条件¥theta_2での尤度L(¥theta_2)=¥prod_{i=1}^{n}p_i(¥theta_2)
      • 尤度比¥frac{L(¥theta_1)}{L(¥theta_2)}=¥frac{¥prod_{i=1}^{n}p_i(¥theta_1)}{¥prod_{i=1}^{n}p_i(¥theta_2)}
      • 条件¥theta_1での対数尤度¥log{L(¥theta_1)}=¥log{¥prod_{i=1}^{n}p_i(¥theta_1)}=¥sum_{i=1}^n ¥log{p_i(¥theta_1)}
      • 条件¥theta_2での対数尤度¥log L(¥theta_2)=¥log ¥prod_{i=1}^{n}p_i(¥theta_2)=¥sum_{i=1}^n ¥log p_i(¥theta_2)
      • 対数尤度比¥frac{L(¥theta_1)}{L(¥theta_2)}=¥frac{¥prod_{i=1}^{n}p_i(¥theta_1)}{¥prod_{i=1}^{n}p_i(¥theta_2)}=¥sum_{i=1}^n ¥log p_i(¥theta_1)-¥sum_{i=1}^n ¥log p_i(¥theta_2)
  • このテキスト表記

和、[tex:\sum]
[tex:\Large S_n=\sum_{k=1}^{n}{a_k}=\sum_{k=1}^{n}{\{a+(k-1)d\}=\frac{n}{2}\{2a+(n-1)d)\}]
[tex:\Large S_n=\sum_{k=1}^{n}{a_k}=\sum_{k=1}^{n}{ar^{k-1}=\frac{a(1-r^n)}{1-r}]
[tex:|r|<1]。[tex:\Large \sum_{k=1}^{\infty}{a_k}=\sum_{k=1}^{\infty}{ar^{k-1}=\frac{a}{1-r}]
[tex:\Large \sum_{k=0}^{\infty}pq^k=\frac{p}{1-q}=\frac{p}{p}=1]
[tex:\Large \prod_{i=1}^{n}=x_1x_2\cdots x_n]
条件[tex:\theta_1]での尤度[tex:L(\theta_1)=\prod_{i=1}^{n}p_i(\theta_1)]
条件[tex:\theta_2]での尤度[tex:L(\theta_2)=\prod_{i=1}^{n}p_i(\theta_2)]
尤度比[tex:\frac{L(\theta_1)}{L(\theta_2)}=\frac{\prod_{i=1}^{n}p_i(\theta_1)}{\prod_{i=1}^{n}p_i(\theta_2)}]
条件[tex:\theta_1]での対数尤度[tex:\log{L(\theta_1)}=\log{\prod_{i=1}^{n}p_i(\theta_1)}=\sum_{i=1}^n \log{p_i(\theta_1)}]
条件[tex:\theta_2]での対数尤度[tex:\log L(\theta_2)=\log \prod_{i=1}^{n}p_i(\theta_2)=\sum_{i=1}^n \log p_i(\theta_2)]
対数尤度比[tex:\frac{L(\theta_1)}{L(\theta_2)}=\frac{\prod_{i=1}^{n}p_i(\theta_1)}{\prod_{i=1}^{n}p_i(\theta_2)}=\sum_{i=1}^n \log p_i(\theta_1)-\sum_{i=1}^n \log p_i(\theta_2)]