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Mathematik Stochastik – Maximum-Likelihood-Schätzung

14 KartenMathematikatrio07.10.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Mathematik“ · 14 Karten · von atrio. Beispiele: Was ist die Likelihood-Funktion L(θ|x)? · Worin unterscheidet sich Likelihood von Wah…

Karten

14 Karten
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Was ist die Likelihood-Funktion L(θ|x)?

Rückseite

Die Likelihood-Funktion ist die Dichtefunktion der beobachteten Daten x, aufgefasst als Funktion des Parameters θ: L(θ|x) = f(x|θ).

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Worin unterscheidet sich Likelihood von Wahrscheinlichkeit?

Rückseite

Wahrscheinlichkeit: P(X=x|θ) für festes θ, variable x. Likelihood: L(θ|x) für festes x, variables θ. Likelihood ist keine Wahrscheinlichkeitsverteilung über θ.

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Warum nutzt man die Log-Likelihood statt der Likelihood?

Rückseite

Produkte werden zu Summen (log Π = Σ log), Ableitungen vereinfachen sich, numerische Stabilität bei kleinen Werten steigt. Der Maximierer bleibt identisch.

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Wie ist der Maximum-Likelihood-Schätzer (MLE) definiert?

Rückseite

Der MLE θ̂_ML maximiert die Likelihood-Funktion: θ̂_ML = argmax_θ L(θ|x) = argmax_θ ℓ(θ|x) mit ℓ = log L.

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Was ist die Score-Funktion und welche Eigenschaft hat ihr Erwartungswert?

Rückseite

Die Score-Funktion ist U(θ) = ∂ℓ(θ|X)/∂θ. Unter Regularitätsbedingungen gilt E_θ[U(θ)] = 0.

STANDARD

Wie wird die Fisher-Information I(θ) definiert?

Rückseite

I(θ) = Var_θ[U(θ)] = E_θ[(∂ℓ/∂θ)²] = -E_θ[∂²ℓ/∂θ²]. Sie misst die Krümmung der Log-Likelihood und damit die Informationsmenge über θ.

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Was besagt die Invarianz-Eigenschaft des MLE?

Rückseite

Für jede Funktion g ist g(θ̂_ML) der MLE für g(θ). Der MLE ist invariant unter Parametrisierungen.

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Nenne die drei Haupt-Eigenschaften des MLE unter Regularitätsbedingungen.

Rückseite

Konsistenz (θ̂_ML → θ wahrscheinl.), asymptotische Normalität (√n(θ̂_ML-θ) → N(0,I(θ)⁻¹)), asymptotische Effizienz (erreicht Cramér-Rao-Schranke).

STANDARD

Wie lautet der MLE für den Parameter p einer Binomialverteilung B(n,p)?

Rückseite

θ̂_ML = x/n (relative Häufigkeit). Herleitung: ℓ(p) = x log p + (n-x) log(1-p), Ableitung nullsetzen: x/p - (n-x)/(1-p) = 0.

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Wie lautet der MLE für μ und σ² einer Normalverteilung N(μ,σ²)?

Rückseite

μ̂_ML = x̄ (Stichprobenmittel), σ̂²_ML = 1/n Σ(x_i - x̄)² (korrigierter Quotient: erwartungstreu wäre 1/(n-1)).

STANDARD

Wann existiert kein analytischer MLE und was tut man dann?

Rückseite

Bei komplexen Modellen (z. B. Mischverteilungen, zensierte Daten) lässt sich die Likelihood-Gleichung nicht explizit lösen. Dann nutzt man numerische Verfahren: Newton-Raphson, EM-Algorithmus, Gradientenverfahren.

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Was sind die Regularitätsbedingungen für asymptotische Eigenschaften des MLE?

Rückseite

Parameterraum offen, Träger von f unabhängig von θ, f dreimal stetig differenzierbar, Vertauschbarkeit von Ableitung und Integral, I(θ) endlich und positiv, Identifizierbarkeit.

STANDARD

Wie vergleicht sich MLE mit der Momentenmethode?

Rückseite

MLE ist asymptotisch effizienter (kleinere Varianz), aber rechenintensiver. Momentenschätzer sind einfacher, aber oft ineffizient. Bei exponentiellen Familien stimmen beide oft überein.

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Was ist der Zusammenhang zwischen MLE und Bayesscher Schätzung?

Rückseite

Der MLE entspricht dem posteriori Modus (MAP) bei einer flachen (konstanten) Prior-Verteilung. Mit informativer Prior unterscheidet sich MAP vom MLE.

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