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基于牛顿迭代法的LPRE损失函数的最小化问题

2020-04-14明浩刘惠篮张凡

数学学习与研究 2020年5期

明浩 刘惠篮 张凡

【摘要】乘积模型在经济增长等正的测量数据中应用十分广泛.本文采用LPRE(最小乘积相对误差)准则,在五种不同随机误差下,基于牛顿迭代法给出了乘积模型的参数估计,并对比LS(最小二乘法)准则得到的参数估计.通过数值模拟仿真,说明在某些随机误差的分布下,LPRE估计优于LS估计.

【关键词】LPRE估计,LS估计,牛顿迭代法,R软件

【基金项目】国家自然科学基金(11761020),贵州大学大学生创新创业训练计划项目(2018520106),贵州省科技计划项目(黔科合LH字[2017]7222),贵州省教育厅青年科技人才成长项目(黔教合KY字[2017]104)资助课题.

一、引 言

实际生活中,许多数据为正的,乘积模型保证了预测值为正,能更有效地处理这类数据,因此,也得到了广泛的应用.但相比于普通线性回归,乘积模型的参数估计却更受挑战,一方面,采用不同的最小化准则所得到的参数估计也不同,另一方面,不同的最小化准则的计算难易程度也是不相同的.

对于目标函数的最小化问题,常采用最小二乘法(LS)、最小绝对偏差(MAD)、最小绝对相对误差(LARE)和最小乘积相对误差(LPRE),但由于LS和LPRE估计是可微的,这就将目标函数最小化转化为求解目标函数一阶导数根的问题,相对MAD和LARE求解更具有优势.对此,国内外也有了许多理论研究成果,如Chen等人[1]研究了LPRE准则在乘积模型中的估计问题,Liu等人[2]研究了LPRE准则在单指标乘积模型中的估计问题.

二、研究方法

(一)模型简介

四、结 语

本文通过数值模拟分别给出了五种随机误差下乘积模型的LPRE估计和LS估计,仿真实验结果说明,LS估计并非在所有误差分布下都优于其他估计.因此,在实际应用中,针对非负数据建模,适当选取最小化准则,可以得到更好的模型参数估计.同时,LPRE损失函数的无穷可微性也给求解乘积模型的参数估计带来了便捷,基于R软件采用牛顿迭代法求解LPRE估计,一方面,提高了对牛顿迭代法的认识,另一方面,也提高软件编程的能力.

【参考文献】

[1]Chen K,Lin Y,Wang Z,et al.Least Product Relative Error Estimation[J].Journal of Multivariate Analysis,2016(144):91-98.

[2]Liu H,Xia X.Estimation and empirical likelihood for single-index multiplicative models[J].Journal of Statistical Planning & Inference,2017(193):S0378375817301404.

[3]胡大海.基于乘積相对误差准则的模型研究[D].合肥:中国科学技术大学,2017.

[4]薛毅,陈丽萍.统计建模与R软件[M].北京:清华大学出版社,2007.

[5]张丹.乘积模型的变量选择[D].开封:河南大学,2014.