设$ I $ =积分的值,$ p $ =概率分布。

估计量表示为$ \ left \ langle I \ right> $,而
$$ \ left \ langle I \ right> = \ frac {1} {N} \ sum_ {i = 1} ^ {N} \ frac {f(x_i)} {p(x_i)} $$

此估计量的期望值计算如下:

$$ E [\ left \ langle I \ right>] = E [\ frac {1} {N} \ sum_ {i = 1} ^ {N} \ frac {f(x_i)} {p(x_i)}] $$

$$ \ qquad \ qquad \ space \ space \ space \ space = \ frac {1} { N} E [\ sum_ {i = 1} ^ {N} \ frac {f(x_i)} {p(x_i)}] \ cdots(1)$$

$$ \ qquad \ qquad \ qquad \ quad = \ frac {1} {N} N \ int \ frac {f(x)} {p(x)} p(x)dx \ cdots(2)$$

$$ = \ int f(x)dx \ space \ space $$
$$ = I \ qquad \ qquad \ space $$

我想知道为什么两个方程$( 1)$和$(2)$相等吗?

#1 楼

在蒙特卡洛积分中,样本$ x_1,x_2,\ ldots x_N $是独立的,均匀分布的随机变量。这意味着它们都具有相同的期望值。导出量$ f(x_i)/ p(x_i)$也都具有相同的期望值。因此,其中$ N $的总和等于$ N $乘以其中任意一个的期望:
$ E \ left [\ sum_ {i = 1} ^ N \ frac { f(x_i)} {p(x_i)} \ right] = N \ cdot E \ left [\ frac {f(x_1)} {p(x_1)} \ right] $$
(我选择了$ x_1

然后,通过对其概率度量进行积分来找到连续随机变量的期望值:
$ E \ left [\ frac {f(x_1)} { p(x_1)} \ right] = \ int _ {\ text {}的域p(x)} \ frac {f(x)} {p(x)} \,p(x)\,dx $$