事後推定と推論

RJAGS によるベイズモデリング

Alicia Johnson

Associate Professor, Macalester College

ベイズ回帰モデル

$Y_i$ = 成人 $i$ の体重 (kg)
$X_i$ = 成人 $i$ の身長 (cm)

$\;$

モデル

$Y_i \sim N(m_i, s^2)$
$m_i = a + b X_i$

$a \sim N(0, 200^2)$
$b \sim N(1, 0.5^2)$
$s \sim \text{Unif}(0, 20)$

RJAGS によるベイズモデリング

事後点推定

RJAGS によるベイズモデリング

事後点推定

RJAGS によるベイズモデリング
summary(weight_sim_big)
1. Empirical mean and standard deviation for each variable,
   plus standard error of the mean:
      Mean      SD  Naive SE Time-series SE
a -104.038 7.85296 0.0248332       0.661515
b    1.012 0.04581 0.0001449       0.003849
s    9.331 0.29495 0.0009327       0.001216

2. Quantiles for each variable:
       2.5%       25%      50%     75%   97.5%
a -118.6843 -109.5171 -104.365 -99.036 -87.470
b    0.9152    0.9828    1.014   1.044   1.098
s    8.7764    9.1284    9.322   9.524   9.933

$a$ の事後平均 $\approx$ -104.038

$b$ の事後平均 $\approx$ 1.012

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事後点推定

事後平均トレンド:

$m_i = -104.038 + 1.012 X_i$

マルコフ連鎖の出力:

head(weight_chains)
             a        b        s
[1,] -113.9029 1.072505 8.772007
[2,] -115.0644 1.077914 8.986393
[3,] -114.6958 1.077130 9.679812
[4,] -115.0568 1.072668 8.814403
[5,] -114.0782 1.071775 8.895299
[6,] -114.3271 1.069477 9.016185
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事後不確実性

事後平均トレンド:

$m_i = -104.038 + 1.012 X_i$

マルコフ連鎖の出力:

head(weight_chains)
             a        b        s
[1,] -113.9029 1.072505 8.772007
[2,] -115.0644 1.077914 8.986393
[3,] -114.6958 1.077130 9.679812
[4,] -115.0568 1.072668 8.814403
[5,] -114.0782 1.071775 8.895299
[6,] -114.3271 1.069477 9.016185
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事後信用区間

RJAGS によるベイズモデリング
summary(weight_sim_big)
1. Empirical mean and standard deviation for each variable,
   plus standard error of the mean:
      Mean      SD  Naive SE Time-series SE
a -104.038 7.85296 0.0248332       0.661515
b    1.012 0.04581 0.0001449       0.003849
s    9.331 0.29495 0.0009327       0.001216

2. Quantiles for each variable:
       2.5%       25%      50%     75%   97.5%
a -118.6843 -109.5171 -104.365 -99.036 -87.470
b    0.9152    0.9828    1.014   1.044   1.098
s    8.7764    9.1284    9.322   9.524   9.933

$a$ の95%事後信用区間: (-118.6843, -87.470)

$b$ の95%事後信用区間: (0.9152, 1.098)

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事後信用区間

解釈

事前分布と観測データに基づくと、$b$ が 0.9152〜1.098 kg/cm の範囲にある事後確率は95%です。

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事後確率

table(weight_chains$b > 1.1)
FALSE  TRUE 
97835  2165
mean(weight_chains$b > 1.1)
0.02165

解釈:
$b$ が 1.1 kg/cm を超える事後確率は 2.165% です。

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さあ、練習しましょう!

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