Articulo de referencia

Deficiencia (estadística)

En estadística , la deficiencia es una medida para comparar un modelo estadístico con otro. El concepto fue introducido en la década de 1960 por el matemático francés Lucien Le ...

En estadística , la deficiencia es una medida para comparar un modelo estadístico con otro. El concepto fue introducido en la década de 1960 por el matemático francés Lucien Le Cam , quien lo utilizó para demostrar una versión aproximada del teorema de Blackwell-Sherman-Stein . [ 1 ] [ 2 ] Estrechamente relacionada está la distancia de Le Cam , una pseudométrica para la deficiencia máxima entre dos modelos estadísticos. Si la deficiencia de un modelomi{\displaystyle {\mathcal {E}}}con relación aF{\displaystyle {\mathcal {F}}}es cero, entonces uno dicemi{\displaystyle {\mathcal {E}}}es mejor , más informativo o más fuerte queF{\displaystyle {\mathcal {F}}}.

Introducción

Le Cam definió el modelo estadístico de forma más abstracta que un espacio de probabilidad con una familia de medidas de probabilidad. Tampoco utilizó el término "modelo estadístico", sino el de "experimento". En su publicación de 1964, introdujo el experimento estadístico en un conjunto de parámetros.Θ{\displaystyle \Theta }como un triple(incógnita,mi,(PAGθ)θΘ){\displaystyle (X,E,(P_{\theta })_{\theta \in \Theta })}que consta de un conjuntoincógnita{\displaystyle X}, una red vectorialmi{\displaystyle E}con unidadI{\displaystyle I}y una familia de funcionales positivos normalizados(PAGθ)θΘ{\displaystyle (P_{\theta })_{\theta \in \Theta }}enmi{\displaystyle E}. [ 3 ] [ 4 ] En su libro de 1986 omitiómi{\displaystyle E}yincógnita{\displaystyle X}. [ 5 ] Este artículo sigue su definición de 1986 y utiliza su terminología para enfatizar la generalización.

Formulación

Conceptos básicos

DejarΘ{\displaystyle \Theta }Sea un espacio de parámetros . Dado un espacio abstracto L 1(L,){\displaystyle (L,\|\cdot \|)}(es decir, una red de Banach tal que para los elementosincógnita,y0{\displaystyle x,y\geq 0}tambiénincógnita+y=incógnita+y{\displaystyle \|x+y\|=\|x\|+\|y\|}sostiene) que consiste en funcionales positivos lineales{PAGθ:θΘ}{\displaystyle \{P_{\theta }:\theta \in \Theta \}}Un experimentomi{\displaystyle {\mathcal {E}}}es un mapami:ΘL{\displaystyle {\mathcal {E}}:\Theta \to L}de la formaθPAGθ{\displaystyle \theta \mapsto P_{\theta }}, de tal manera quePAGθ=1{\displaystyle \|P_{\theta }\|=1}.L{\displaystyle L}es la banda inducida por{PAGθ:θΘ}{\displaystyle \{P_{\theta }:\theta \in \Theta \}}y por lo tanto utilizamos la notaciónL(mi){\displaystyle L({\mathcal {E}})}. Para unμL(mi){\displaystyle \mu \in L({\mathcal {E}})}denotan elμ+=μ0=máximo(μ,0){\displaystyle \mu ^{+}=\mu \vee 0=\max(\mu ,0)}El dual topológicoMETRO{\displaystyle M}de un espacio L con la norma conjugadaMETRO=sorber{|,μ|;μL1}{\displaystyle \|u\|_{M}=\sup\{|\langle u,\mu \rangle |;\|\mu \|_{L}\leq 1\}}se denomina espacio M abstracto . También es un retículo con unidad definida a través deIμ=μ+LμL{\displaystyle I\mu =\|\mu ^{+}\|_{L}-\|\mu ^{-}\|_{L}}paraμL{\displaystyle \mu \in L}.

DejarL(A){\displaystyle L(A)}yL(B){\displaystyle L(B)}sean dos espacios L de dos experimentosA{\displaystyle A}yB{\displaystyle B}, entonces se llama a un mapa lineal positivo que preserva la norma , es decirTμ+=μ+{\displaystyle \|T\mu ^{+}\|=\|\mu ^{+}\|}a pesar deμL(A){\displaystyle \mu \in L(A)}, una transición. El adjunto de una transición es una aplicación lineal positiva del espacio dual.METROB{\displaystyle M_{B}}deL(B){\displaystyle L(B)}en el espacio dualMETROA{\displaystyle M_{A}}deL(A){\displaystyle L(A)}, de tal manera que la unidad deMETROA{\displaystyle M_{A}}es la imagen de la unidad deMETROB{\displaystyle M_{B}}ist. [ 5 ]

Deficiencia

DejarΘ{\displaystyle \Theta }sea ​​un espacio de parámetros ymi:θPAGθ{\displaystyle {\mathcal {E}}:\theta \to P_{\theta }}yF:θQθ{\displaystyle {\mathcal {F}}:\theta \to Q_{\theta }}ser dos experimentos indexados porΘ{\displaystyle \Theta }. LeL(mi){\displaystyle L({\mathcal {E}})}yL(F){\displaystyle L({\mathcal {F}})}denotemos los espacios L correspondientes y seaT{\displaystyle {\mathcal {T}}}ser el conjunto de todas las transiciones desdeL(mi){\displaystyle L({\mathcal {E}})}aL(F){\displaystyle L({\mathcal {F}})}.

La deficienciaδ(mi,F){\displaystyle \delta ({\mathcal {E}},{\mathcal {F}})}demi{\displaystyle {\mathcal {E}}}con relación aF{\displaystyle {\mathcal {F}}}es el número definido en términos de inf sup :

δ(mi,F):=infTTsorberθΘ12QθTPAGθTELEVISOR,{\displaystyle \delta ({\mathcal {E}},{\mathcal {F}}):=\inf \limits _{T\in {\mathcal {T}}}\sup \limits _{\theta \in \Theta }{\tfrac {1}{2}}\|Q_{\theta }-TP_{\theta }\|_{\text{TV}},}[ 6 ]

dóndeTELEVISOR{\displaystyle \|\cdot \|_{\text{TV}}}denota la norma de variación totalμTELEVISOR=μ++μ{\displaystyle \|\mu \|_{\text{TV}}=\mu ^{+}+\mu ^{-}}. El factor12{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}}Es solo para fines computacionales y a veces se omite.

Explicaciones

  • δ(mi,F)=0{\displaystyle \delta ({\mathcal {E}},{\mathcal {F}})=0}significa que existe una transiciónT{\displaystyle T}de tal manera queTPAGθ=Qθ{\displaystyle TP_{\theta }=Q_{\theta }}a pesar deθΘ{\displaystyle \theta \in \Theta }.
  • La deficiencia mide qué tan bienQθ{\displaystyle Q_{\theta }}dePAGθ{\displaystyle P_{\theta }}puede aproximarse medianteT{\displaystyle T}en el sentido de variación total.
  • La deficiencia es una norma paraQθTPAGθ{\displaystyle Q_{\theta }-TP_{\theta }}.

Distancia de Le Cam

La distancia de Le Cam es la siguiente pseudométrica

Δ(mi,F):=máximo(δ(mi,F),δ(F,mi)).{\displaystyle \Delta ({\mathcal {E}},{\mathcal {F}}):=\operatorname {max} \left(\delta ({\mathcal {E}},{\mathcal {F}}),\delta ({\mathcal {F}},{\mathcal {E}})\right).}

Esto induce una relación de equivalencia y cuandoΔ(mi,F)=0{\displaystyle \Delta ({\mathcal {E}},{\mathcal {F}})=0}, entonces uno dicemi{\displaystyle {\mathcal {E}}}yF{\displaystyle {\mathcal {F}}}son equivalentes . La clase equivalentedomi{\displaystyle C_{\mathcal {E}}}demi{\displaystyle {\mathcal {E}}}también se le llama el tipo demi{\displaystyle {\mathcal {E}}}.

A menudo uno se interesa por familias de experimentos.(minorte)norte{\displaystyle ({\mathcal {E}}_{n})_{n}}con{PAGnorte,θ:θΘnorte}{\displaystyle \{P_{n,\theta }\colon \theta \in \Theta _{n}\}}y(Fnorte)norte{\displaystyle ({\mathcal {F}}_{n})_{n}}con{Qnorte,θ:θΘnorte}{\displaystyle \{Q_{n,\theta }\colon \theta \in \Theta _{n}\}}. SiΔ(minorte,Fnorte)=0{\displaystyle \Delta ({\mathcal {E}}_{n},{\mathcal {F}}_{n})=0}comonorte{\displaystyle n\to \infty }, entonces uno dice(minorte){\displaystyle ({\mathcal {E}}_{n})}y(Fnorte){\displaystyle ({\mathcal {F}}_{n})}son asintóticamente equivalentes .

DejarΘ{\displaystyle \Theta }sea ​​un espacio de parámetros ymi(Θ){\displaystyle E(\Theta )}sea ​​el conjunto de todos los tipos que son inducidos porΘ{\displaystyle \Theta }, entonces la distancia de Le CamΔ{\displaystyle \Delta }está completo con respecto ami(Θ){\displaystyle E(\Theta )}. La condiciónδ(mi,F)=0{\displaystyle \delta ({\mathcal {E}},{\mathcal {F}})=0}induce un orden parcial enmi(Θ){\displaystyle E(\Theta )}uno dicemi{\displaystyle {\mathcal {E}}}es mejor , más informativo o más fuerte queF{\displaystyle {\mathcal {F}}}. [ 6 ]

Referencias

  1. Le Cam, Lucien (1964). "Suficiencia y suficiencia aproximada" . Anales de Estadística Matemática . 35 (4). Instituto de Estadística Matemática : 1429. doi : 10.1214/aoms/1177700372 .
  2. Torgersen, Erik (1991). Comparación de experimentos estadísticos . Cambridge University Press, Reino Unido. pp. 222–257 . doi : 10.1017/CBO9780511666353 . 
  3. Le Cam, Lucien (1964). "Suficiencia y suficiencia aproximada" . Anales de Estadística Matemática . 35 (4). Instituto de Estadística Matemática : 1421. doi : 10.1214/aoms/1177700372 .
  4. van der Vaart, Aad (2002). "El trabajo estadístico de Lucien Le Cam". The Annals of Statistics . 30 (3): 631– 82. JSTOR 2699973 . 
  5. 1 2 Le Cam, Lucien (1986). Métodos asintóticos en la teoría de la decisión estadística . Springer Series in Statistics. Springer, Nueva York. pp. 1– 5. doi : 10.1007/978-1-4612-4946-7 . 
  6. 1 2 Le Cam, Lucien (1986). Métodos asintóticos en la teoría de la decisión estadística . Springer Series in Statistics. Springer, Nueva York. pp. 18– 19. doi : 10.1007/978-1-4612-4946-7 . 

Bibliografía

  • Le Cam, Lucien (1986). Métodos asintóticos en la teoría de la decisión estadística . Springer Series in Statistics. Springer, Nueva York. doi : 10.1007/978-1-4612-4946-7 .
  • Le Cam, Lucien (1964). "Suficiencia y suficiencia aproximada" . Anales de Estadística Matemática . 35 (4). Instituto de Estadística Matemática : 1419–1455 . doi : 10.1214/aoms/1177700372 .
  • Torgersen, Erik (1991). Comparación de experimentos estadísticos . Cambridge University Press, Reino Unido. doi : 10.1017/CBO9780511666353 .