错误传播

机器算法验证 正态分布 错误 不确定
2022-04-09 14:18:25

我来自物理背景,我处理的唯一错误传播是在实验室中使用此处找到的简单公式。

所以如果我有一些我感兴趣的功能,f, 它取决于变量y有一些标准偏差σy,那么我可以计算σf使用上述公式之一。

据我了解,这些公式取决于概率定律y是正态分布。

然而,很多时候情况并非如此,概率法则y可能是一些任意分布。所以我的问题是,假设我们知道概率分布函数(或不确定性)y不是正态分布,有什么方法可以将这种不确定性传播到f(y)?

3个回答

但据我了解,这些公式取决于 y 为正态分布的概率定律。

这是不正确的:在前三个公式中,结果来自与分布无关的方差属性。(而且事实上a,b是已知常数。)为了实际证明这一点,请尝试从任何分布中生成随机样本,然后计算样本方差或标准差。将此与表中给出的方差或标准差进行比较,您会发现它们匹配:

> x1 = runif(100)
> var(x1)
[1] 0.08541137
> var(2*x1)
[1] 0.3416455
> var(x1) * 4
[1] 0.3416455

其他人似乎遵循表格上方详述的泰勒级数方法。(我验证了这一点f=alog(bA),但其余的留给您。)如表格上方的文字所述,其工作的好坏不取决于分布,而是取决于线性近似与函数的拟合程度:

由于使用截断级数展开,非线性函数的误差估计存在偏差。这种偏差的程度取决于函数的性质。例如,为 log x 计算的误差的偏差随着 x 的增加而增加,因为只有当 x 较小时,展开到 1+x 才是一个很好的近似值。

换句话说,您可以在知道错误不正常的情况下使用这些公式;但是,它们的工作情况取决于函数的线性逼近程度。其他错误传播方法可在此处找到,链接自同一篇文章。

这些公式不以任何方式依赖于正态性。他们只是将方差f(y)的方差y. 例如,该表的前三行是精确的并且适用于任何概率分布。如果你可以假设y是正常的,那么这些公式中的许多可以改进,例如,当f(y)=eyy是正常的,则可以精确计算方差,而不是表中的近似值。

查看“测量数据的评估 - 测量不确定性表达指南的补充 1” - 使用蒙特卡罗方法传播分布”,可在此处获得http://www.bipm.org/utils/common/文件/jcgm/JCGM_101_2008_E.pdf