統計、資料與建模

動差估計法

/ METH-ud uv MOH-ments /

假設你有一袋資料,以及一個待定的公式(一個分佈),上面有一兩個未知的旋鈕要撥定。動差估計法是撥定這些旋鈕最簡單而合理的方法:讓分佈的理論平均值與資料的實際平均值相吻合。如果你的資料平均值是 5,就撥動旋鈕使分佈的均值也是 5。它相當於在統計上調一道菜,調到嚐起來就是你記憶中的那個味道。

動差是分佈的概括性數字:一階動差是均值,二階動差與變異數有關,依此類推。該方法的做法是:把分佈的各階動差寫成未知參數的公式,然後令每個理論動差等於對應的樣本動差並求解。單參數分佈匹配一個動差;雙參數分佈匹配兩個動差。例如,指數分佈的均值是 1 / lambda。若樣本平均理賠等待時間為 4 天,則令 1 / lambda = 4,得到估計 lambda = 0.25。對於像伽瑪分佈這樣的雙參數族,則同時匹配樣本均值與樣本變異數,求解這對方程。

精算師之所以採用動差估計法,是因為它快、不需要微積分或電腦搜尋,而且幾乎總能給出答案——便於對損失嚴重度或理賠頻率分佈做一次快速的初步擬合。它的弱點在於通常丟棄了資訊,因此產生的估計比黃金標準的極大似然估計抖動更大。它甚至可能給出荒謬的結果,比如負的變異數估計。實務中,它常被用來生成好的初始值,再由極大似然程序加以精修。

為理賠金額擬合一個伽瑪分佈時,精算師算出樣本均值(3,000 美元)與樣本變異數(18,000,000)。由於伽瑪分佈的均值為 alpha*theta、變異數為 alpha*theta^2,求解這對方程得到 theta = 6,000、alpha = 0.5——這個擬合完全無需電腦搜尋。

匹配均值與變異數,求解,完成——這正是動差匹配的魅力所在。

動差估計快,但統計效率低,且可能落在合法參數範圍之外;做嚴肅擬合時,它通常只是起點,而非定論。

又稱
MoMmoment matching矩匹配法動差法