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문제 8 · 중요도 표집법 ​

문제 8 — 중요도 표집법

분포 p(x)=2exp⁡(−2x), x⩾0에 대해 기댓값 Ep[x]를 근사하고자 한다. 제안 분포로 q(x)=exp⁡(−x)를 사용하고, 이로부터 두 개의 샘플 x1=0.5과 x2=1.5를 추출하였다. 이 때, 중요도 표집법을 이용하여 기댓값을 계산하시오.


중요도 가중치를 구한 후 이를 기댓값 근사에 사용한다.

풀이 및 해설

중요도 가중치 — w(x)=p(x)q(x)=2e−2xe−x=2e−x.

w(x1)=2e−0.5≈1.213,w(x2)=2e−1.5≈0.446

기댓값 근사 — 중요도 표집 추정량은

Ep[x]≈1M∑i=1Mw(xi)xi=12(1.213×0.5+0.446×1.5)=12(0.607+0.669)≈0.638

(자기정규화 형태 ∑iwixi/∑iwi를 쓰면 ≈0.769이다.)

참고 — p는 평균 1/2인 지수분포이므로 참값은 Ep[x]=0.5이다. 표본이 2개뿐이라 추정 오차가 크며, 표본 수를 늘리면 참값에 수렴한다.

👉 실습(Python)에서 가중치와 추정값 계산

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