Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Tentamen (uitwerkingen)

MATH 255 - Probability and Statistics Final Exam Solutions

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
5
Cijfer
A+
Geüpload op
25-09-2025
Geschreven in
2025/2026

MATH 255 - Probability and Statistics Final Exam Solutions Problem 1) Let fX|Θ(x|θ) = ( θe−θx if x ≥ 0 0 if x 0 and fΘ(θ) = ( αe−αθ if θ ≥ 0 0 if θ 0 Find the MAP and LMS estimates of θ for a single observation X = x. Hint: For exponential random variables, we have R ∞ 0 λe−λxdx = 1 and R ∞ 0 x 2λe−λxdx = 2 λ2 . We can first find the posterior distribution (2pt): fΘ|X(θ|x) = fX|Θ(x|θ)fΘ(θ) fX(x) = αθe−(α+x)θ R ∞ 0 αθe−(α+x)θdθ = αθe−(α+x)θ α (α+x) 2 = (α + x) 2 θe−(α+x)θ . Then, the MAP estimate is the peak of the posterior (1pt): θbMAP(x) = arg max θ {log fX|Θ(x|θ) + log fΘ(θ)} = arg max θ {−θx + log θ − αθ + log α}. Taking the derivative and setting it to zero yields that −x + 1 θ − α = 0. This implies that (1pt) θbMAP(x) = 1 α + x . On the other hand, the LMS estimate is the conditional expectation of the posterior (1pt): θb LMS(x) = EΘ|X[Θ|X = x] = Z ∞ 0 θfΘ|X(θ|x)dθ = Z ∞ 0 θ(α + x) 2 θe−(α+x)θ dθ = (α + x) Z ∞ 0 θ 2 · (α + x)e −(α+x)θ dθ | {z } 2nd moment of exponential distribution = (α + x) · 2 (α + x) 2 .

Meer zien Lees minder
Instelling
Revision
Vak
Revision

Voorbeeld van de inhoud

Bilkent University Spring 2022


MATH 255 - Probability and Statistics

Final Exam Solutions

Problem 1) Let
( (
θe−θx if x ≥ 0 αe−αθ if θ ≥ 0
fX|Θ (x|θ) = and fΘ (θ) =
0 if x < 0 0 if θ < 0
Find the MAP and LMS estimates of θ for a single observation X = x.
R∞ R∞
Hint: For exponential random variables, we have 0 λe−λx dx = 1 and 0 x2 λe−λx dx = 2
λ2
.

We can first find the posterior distribution (2pt):
fX|Θ (x|θ)fΘ (θ)
fΘ|X (θ|x) =
fX (x)
αθe−(α+x)θ
= R∞ −(α+x)θ dθ
0 αθe
αθe−(α+x)θ
= α
(α+x)2

= (α + x)2 θe−(α+x)θ .

Then, the MAP estimate is the peak of the posterior (1pt):

θbMAP (x) = arg max{log fX|Θ (x|θ) + log fΘ (θ)}
θ

= arg max{−θx + log θ − αθ + log α}.
θ
1
Taking the derivative and setting it to zero yields that −x + θ − α = 0. This implies that (1pt)

1
θbMAP (x) = .
α+x

On the other hand, the LMS estimate is the conditional expectation of the posterior (1pt):

θbLMS (x) = EΘ|X [Θ|X = x]
Z ∞
= θfΘ|X (θ|x)dθ
Z0 ∞
= θ(α + x)2 θe−(α+x)θ dθ
0
Z ∞
= (α + x) θ2 · (α + x)e−(α+x)θ dθ
|0 {z }
2nd moment of exponential distribution
2
= (α + x) · .
(α + x)2

1 09-25-2025 13:36:16 GMT -05:00
This study source was downloaded by 100000899606396 from CourseHero.com on


https://www.coursehero.com/file/184862012/final-solutions-Spring-2022pdf/

, Therefore, we have (1pt)
2
θbLMS (x) = .
α+x




Problem 2) Erdös-Rényi graph is one of the simplest models for social networks. In this
graph, vertices and edges, respectively, correspond to users and the (undirected) connectivity
between them. Specifically, each edge has a fixed probability of being present or absent,
independently of the other edges. We can represent a graph through an adjacency matrix X
with binary entries. The ith row and the jth column entry, denoted by Xij , indicates an edge
connecting nodes i and j. The following figure illustrates an example of Erdös-Rényi graph
and the associated adjacency matrix.

User 1
User 1 User 2 User 3 User 4

User 1 0 1 1 0
User 2
User 2 1 0 1 0
User 4
User 3 1 1 0 1

User 4 0 0 1 0
User 3



Since the presence and absence of an edge is binary and random, we can model Xij for
each (i, j) and i 6= j as a Bernoulli random variable

Xij ∼ Ber(p),

with a success probability p. In other words, for i 6= j, Xij = 1 with probability p and Xij = 0
with probability 1 − p. Furthermore, Xii = 0 for all i.
Suppose that we are given a realization of the adjacency matrix for an Erdös-Rényi graph
with n vertices.
Hint: Each edge can be present or absent, independently of the other edges, but Xij = Xji for all i, j.
The problem is not much different from an i.i.d. sequence of Bernoulli random variables!
(a) (4pt) Find the log-likelihood function of p.
Notice that Xij = Xji for all i, j and Xii = 0 for all i. Hence, we can focus on the triangle
Pn−1 Pn
∆ := {(i, j) : i ∈ [1, n − 1] and j ∈ [i + 1, n]}. Given the realization, let cx := i=1 j=i+1 xi,j
denote the number of successes in the indices in ∆ since xij = 1 if it succeeds. Correspondingly,
Pn−1 Pn
dx := i=1 j=i+1 (1 − xi,j ) denotes the number of failures in the indices in ∆ since xij = 0, and
therefore, (1 − xij ) = 1 if it fails. Then, the likelihood function of p is given by (2pt)

fX (x; p) = pcx (1 − p)dx .




2 09-25-2025 13:36:16 GMT -05:00
This study source was downloaded by 100000899606396 from CourseHero.com on


https://www.coursehero.com/file/184862012/final-solutions-Spring-2022pdf/

Geschreven voor

Instelling
Revision
Vak
Revision

Documentinformatie

Geüpload op
25 september 2025
Aantal pagina's
5
Geschreven in
2025/2026
Type
Tentamen (uitwerkingen)
Bevat
Vragen en antwoorden

Onderwerpen

$8.49
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
Abbyy01 Exam Questions
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
96
Lid sinds
4 jaar
Aantal volgers
33
Documenten
1337
Laatst verkocht
4 dagen geleden

3.5

13 beoordelingen

5
5
4
2
3
3
2
1
1
2

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen