统计、数据与建模

矩估计法

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假设你有一袋数据,以及一个待定的公式(一个分布),上面有一两个未知的旋钮要拨定。矩估计法是拨定这些旋钮最简单而合理的方法:让分布的理论平均值与数据的实际平均值相吻合。如果你的数据平均值是 5,就拨动旋钮使分布的均值也是 5。它相当于在统计上调一道菜,调到尝起来就是你记忆中的那个味道。

矩是分布的概括性数字:一阶矩是均值,二阶矩与方差有关,依此类推。该方法的做法是:把分布的各阶矩写成未知参数的公式,然后令每个理论矩等于对应的样本矩并求解。单参数分布匹配一个矩;双参数分布匹配两个矩。例如,指数分布的均值是 1 / lambda。若样本平均理赔等待时间为 4 天,则令 1 / lambda = 4,得到估计 lambda = 0.25。对于像伽马分布这样的双参数族,则同时匹配样本均值与样本方差,求解这对方程。

精算师之所以采用矩估计法,是因为它快、不需要微积分或计算机搜索,而且几乎总能给出答案——便于对损失严重度或理赔频率分布做一次快速的初步拟合。它的弱点在于通常丢弃了信息,因此产生的估计比黄金标准的极大似然估计抖动更大。它甚至可能给出荒谬的结果,比如负的方差估计。实务中,它常被用来生成好的初始值,再由极大似然程序加以精修。

为理赔金额拟合一个伽马分布时,精算师算出样本均值(3,000 美元)与样本方差(18,000,000)。由于伽马分布的均值为 alpha*theta、方差为 alpha*theta^2,求解这对方程得到 theta = 6,000、alpha = 0.5——这个拟合完全无需计算机搜索。

匹配均值与方差,求解,完成——这正是矩匹配的魅力所在。

矩估计快,但统计效率低,且可能落在合法参数范围之外;做严肃拟合时,它通常只是起点,而非定论。

又称
MoMmoment matching矩匹配法動差法