Esta es una pregunta muy interesante con poca documentación en la literatura de Monte Carlo, excepto en relación con la estratificación y la
Rao-Blackwellisation . Esto posiblemente se deba al hecho de que los cálculos de la varianza condicional esperada y de la varianza de la expectativa condicional rara vez son factibles.
Primero, supongamos que ejecuta simulaciones desde π X , x 1 , ... , x R y para cada x r simulada , ejecuta simulaciones S desde π Y | X = x r , y 1 r , ... , y s r . Su estimación de Monte Carlo es entonces
δ ( R , S ) = 1RπXx1,…,xRxrSπY|X=xry1r,…,ysr
La varianza de esta estimación se descompone como sigue
var { δ ( R , S ) }
δ(R,S)=1RS∑r=1R∑s=1Sf(xr,yrs)
Por lo tanto, si se quiere minimizar esta variación la elección óptima es
R=K. Implicando que
S=1. Excepto cuando el primer término de varianza es nulo, en cuyo caso no importa. Sin embargo, como se discutió en los comentarios, la suposición
K=RSno es realista, ya que no tiene en cuenta la producción de una
xr[o supone que esto es gratis].
var{δ(R,S)}=1R2S2Rvar{∑s=1Sf(xr,yrs)}=1RS2varXEY|X{∑s=1Sf(xr,yrs)∣∣xr}+1RS2EXvarY|X{∑s=1Sf(xr,yrs)∣∣xr}=1RS2varX{SEY|X[f(xr,Y)|xr]}+1RS2EX[SvarY|X{f(xr,Y)|xr}]=1RvarX{EY|X[f(xr,Y)|xr]}+1RSEX[varY|X{f(xr,Y)|xr}]=K=RS1RvarX{EY|X[f(xr,Y)|xr]}+1KEX[varY|X{f(xr,Y)|xr}]
R = KS= 1K= R SXr
Ahora supongamos diferentes costos de simulación y la restricción presupuestaria , lo que significa que el y r s 's de costes a veces más para simular que el x r ' s. La descomposición anterior de la varianza es entonces
1R + a R S= byr sunaXr
que puede minimizarse enRcomo
R∗=b/1+{aEX[varY| X{f(xr,Y)| xr
1RvarX{ EYEl | X[ f( xr,Y)|xr]}+1R ( b - R ) /aREX[varYEl |X{f(xr,Y) |xr} ]
R
[el número entero más cercano bajo las restricciones
R ≥ 1 y
S ≥ 1 ], excepto cuando la primera varianza es igual a cero, en cuyo caso
R = 1 . Cuando
E X [ var Y | X { f ( x r ,R∗= b / 1 + { a EX[ varYEl | X{f( xr,Y) | Xr} / varX{ EYEl | X[f( xr,Y) | Xr] } }1 / 2
R ≥ 1S≥ 1R = 1 , la varianza mínima corresponde a una
R máxima, lo que lleva a
S = 1 en el formalismo actual.
miX[ varYEl | X{f( xr,Y) | Xr} ] = 0RS= 1
Tenga en cuenta también que esta solución debe compararse con la solución simétrica cuando la integral interna está en dado Y y la integral externa está contra el marginal en Y (suponiendo que las simulaciones también sean factibles en este orden).XYY
Una extensión interesante de la pregunta sería considerar un número diferente de simulaciones para cada simulado x r , dependiendo del valor var Y | X { f ( x r , Y ) | x r } .S( xr)XrvarY|X{f(xr,Y)|xr}