Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
Unit-Level_Models_and_Discrete_Demand.pdf
Search
ディップ株式会社
PRO
October 29, 2025
Technology
0
7
Unit-Level_Models_and_Discrete_Demand.pdf
ディップ株式会社
PRO
October 29, 2025
Tweet
Share
More Decks by ディップ株式会社
See All by ディップ株式会社
後追いテストからの脱却に向けた挑戦
dip_tech
PRO
1
590
Model_Choice_and_Decision_Theory.pdf
dip_tech
PRO
0
7
Gaussian_Process_Models.pdf
dip_tech
PRO
0
6
Dirichlet_Process_Models.pdf
dip_tech
PRO
0
8
HIERARCHICAL MODELS for HETEROGENOUS UNITS(前編)
dip_tech
PRO
0
2
HIERARCHICAL MODELS for HETEROGENOUS UNITS(後編)
dip_tech
PRO
0
5
AI-DLC
dip_tech
PRO
0
22
dipAIを支えるLLM・検索技術
dip_tech
PRO
0
160
ホールインワン開発の夢と現実〜AIコーディングの生産性最大化への道〜
dip_tech
PRO
0
14
Other Decks in Technology
See All in Technology
やり方は一つだけじゃない、正解だけを目指さず寄り道やその先まで自分流に楽しむ趣味プログラミングの探求 2025-11-15 YAPC::Fukuoka
sugyan
1
760
エンジニア採用と 技術広報の取り組みと注力点/techpr1112
nishiuma
0
150
AI × クラウドで シイタケの収穫時期を判定してみた
lamaglama39
0
290
AWS資格は取ったけどIAMロールを腹落ちできてなかったので、年内に整理してみた
hiro_eng_
0
220
Proxmox × HCP Terraformで始めるお家プライベートクラウド
lamaglama39
1
200
なぜThrottleではなくDebounceだったのか? 700並列リクエストと戦うサーバーサイド実装のすべて
yoshiori
13
4.5k
改竄して学ぶコンテナサプライチェーンセキュリティ ~コンテナイメージの完全性を目指して~/tampering-container-supplychain-security
mochizuki875
1
150
[CV勉強会@関東 ICCV2025 読み会] World4Drive: End-to-End Autonomous Driving via Intention-aware Physical Latent World Model (Zheng+, ICCV 2025)
abemii
0
220
CDKの魔法を少し解いてみる ― synth・build・diffで覗くIaCの裏側 ―
takahumi27
1
150
CloudFormationコンソールから、実際に作られたリソースを辿れるようになろう!
amixedcolor
1
190
ソフトウェア開発現代史: 55%が変化に備えていない現実 ─ AI支援型開発時代のReboot Japan #agilejapan
takabow
6
4k
「データ無い! 腹立つ! 推論する!」から 「データ無い! 腹立つ! データを作る」へ チームでデータを作り、育てられるようにするまで / How can we create, use, and maintain data ourselves?
moznion
8
4.3k
Featured
See All Featured
Designing Dashboards & Data Visualisations in Web Apps
destraynor
231
54k
Rebuilding a faster, lazier Slack
samanthasiow
84
9.3k
Context Engineering - Making Every Token Count
addyosmani
9
380
Gamification - CAS2011
davidbonilla
81
5.5k
GraphQLとの向き合い方2022年版
quramy
49
14k
Java REST API Framework Comparison - PWX 2021
mraible
34
9k
How Fast Is Fast Enough? [PerfNow 2025]
tammyeverts
3
320
Testing 201, or: Great Expectations
jmmastey
46
7.8k
Principles of Awesome APIs and How to Build Them.
keavy
127
17k
Optimising Largest Contentful Paint
csswizardry
37
3.5k
[RailsConf 2023 Opening Keynote] The Magic of Rails
eileencodes
31
9.7k
jQuery: Nuts, Bolts and Bling
dougneiner
65
8k
Transcript
Bayesian Statistics and Marketing §4 Unit-Level Models and Discrete Demand
久保知生 事業計画統括部/データドリブン経営推進課 2025-04-25
今回の目標 • それぞれの潜在変数モデルについて理解する • 識別問題について理解する • 潜在変数モデルとDemand theoryとの繋がりを理解する
識別問題 • 𝑌𝑖 = 𝛽0 + 𝛽1 𝑋𝑖 + 𝑢𝑖
– 𝛽1 = Σ(𝑋𝑖− ത 𝑋)(𝑌𝑖− ത 𝑌) Σ 𝑋𝑖− ത 𝑋 2 – いくつかの仮定を課すことで、 𝛽1 は一つに定まる(識別される)。
モチベーション • 潜在変数モデルはマーケティングデータを説明するのに 便利 – 多くの消費者は商品を買わない・買っても1個 – 消費される数は離散変数 – 財に対する選好(ランク付け)にも順序がある
潜在変数モデル • 潜在変数について、以下のモデルを考える。 – 𝑧𝑖 = 𝑋𝑖 𝛿 + 𝜈𝑖
⋯ 1.1 – 𝑧𝑖 はスカラーorベクトル – 𝑦𝑖 = 𝑓 𝑧𝑖 ⋯ 1.2
潜在変数モデル • 𝑧𝑖 = 𝑋𝑖 𝛿 + 𝜈𝑖 ⋯ 1.1
• 連続変数𝑧𝑖 を関数𝑓 ⋅ に投入することで、離散変数𝑦𝑖 が 得られると考える。 • 𝑦𝑖 は1次元(univariate multivariate) • 𝑦𝑖 は0か1の値しかとらない(binary)
潜在変数モデルの利点 1. 離散型の目的変数を柔軟に表現できる 2. MCMCアルゴリズムの適用が容易 3. 効用としての解釈が可能
Binary Probit Model • 𝑓 𝑧 = 𝐼 𝑧 >
0 = ൜ 1 𝑧 > 0のとき 0 𝑧 ≤ 0のとき (𝐼は指示関数)
Binary Probit Model • 𝑃 𝑦𝑖 = 1 = 𝑃
𝑧𝑖 > 0 = 𝑃 𝜈𝑖 > −𝑋𝑖 𝛿 = 𝑃 𝜈𝑖 ∗ > −𝑋𝑖 𝛿∗ = 1 − 𝑃 𝜈𝑖 ∗ ≤ −𝑋𝑖 𝛿∗ = 1 − 𝐹 −𝑋𝑖 𝛿∗ = 𝐹 𝑋𝑖 𝛿∗ – ただし、𝜈𝑖 ∗ = 𝜈𝑖 𝜎2 で、 𝛿∗ = 𝛿 𝜎2
Binary Probit Model 識別問題 • よって𝛿と𝜎は比率 𝛿 𝜎2 の形でしか推定できない。 –
分離して推定することは不可能。 • そこで、以下のような制約を課す。 – 𝜎 = 1
Binary Probit Model • 𝜈𝑖 ∗が標準正規分布に従うとき、これをプロビットモデル という。 – e.g. 𝜈𝑖
∗ ∼ 𝑁 0,1 – 𝑓 𝜈∗ = 1 2𝜋 𝑒𝑥𝑝 − 1 2 𝜈𝑖 ∗2 – 𝐹 𝜈∗ = −∞ 𝜈∗ 𝑓 𝜈∗ 𝑑𝜈∗
Binary Logit Model • 𝜈𝑖 ∗がロジスティックとき、これをロジットモデルという 。 – 𝑓 𝜈∗
= exp −𝜈∗ {1+exp −𝜈∗ }2 – 𝐹 𝜈∗ = 1 {1+exp −𝜈∗ }
Ordered Probit Model (順序モデル) • 𝑓 𝑧 = 𝛴𝑐=1 𝐶+1𝑐
× 𝐼 𝛾𝑐−1 < 𝑧 ≤ 𝛾𝑐 ⋯ 1.3 – 𝑦は1からCまでの値をとる – 𝛾0 = −∞, 𝛾𝐶+1 = ∞
Ordered Probit Model (順序モデル) • 𝑓 𝑧 = 𝛴𝑐=1 𝐶+1𝑐
× 𝐼 𝛾𝑐−1 < 𝑧 ≤ 𝛾𝑐 ⋯ 1.3 • e.g. 𝐶 = 2のとき – 𝛾0 = −∞, 𝛾1 = 0, 𝛾2 = 1, 𝛾3 = ∞ – 𝑓 𝑧 = ቐ 1 𝑧 ≤ 0のとき 2 0 < 𝑧 ≤ 1のとき 3 𝑧 > 1のとき
Ordered Probit Model 識別問題 • 𝜈の平均に関する問題 – カットオフ𝛾と𝑋𝑖 𝛿を適当に動かすことで同じ結果変数を表現 できる。
– e.g. 𝛾1 < 𝑋𝑖 𝛿 + 𝜈𝑖 < 𝛾2 – 𝑃 𝑦𝑖 = 2 = 𝐹 𝛾2 − 𝑋𝑖 𝛿 − 𝐹 𝛾1 − 𝑋𝑖 𝛿 – 𝐹 𝛾2 + 𝑐 − 𝑋𝑖 𝛿 + 𝑐 − 𝐹 𝛾1 + 𝑐 − 𝑋𝑖 𝛿 + 𝑐 = 𝐹( ) 𝛾2 − 𝑋𝑖 𝛿 − 𝐹 𝛾1 − 𝑋𝑖 𝛿
Ordered Probit Model 識別問題 • そこで、以下のような制約を課す。 – 𝛾1 = 0
– 𝑋𝑖 𝛿の切片を0に設定する
Ordered Probit Model 識別問題 • 𝜈の分散に関する問題 – 𝛿と𝜎は比率 𝛿 𝜎2
の形でしか推定できない。 – 分離して推定することは不可能。 • そこで、以下のような制約を課す。 – 𝜎 = 1
Ordered Probit Model (順序モデル) • 𝑋の値が大きくなるとある𝑦を得る確率が高まり、他の𝑦 を得る確率を低くするモデルを考える。 • 𝑓 𝑧
= 𝛴𝑗=1 𝑃 𝑗 × 𝐼 max 𝑧 = 𝑧𝑗 ⋯ 1.4 – 𝑧は連続で𝑃次元
Ordered Probit Model (順序モデル) • 𝑓 𝑧 = 𝛴𝑗=1 𝑃
𝑗 × 𝐼 max 𝑧 = 𝑧𝑗 • e.g. 𝑧 = (0.3, 2.5,1.1)のとき – max 𝑧 = 2.5 – 𝑓 𝑧 = 𝛴𝑗=1 3 𝑗 × 𝐼 𝑧𝑗 = 2.5 = 2
多変量離散モデル • 複数の選択をする状況について考える。 – e.g. 消費者が2つ以上の財に関する商品選択を行う場合 • 𝑦 = 𝑦1
, 𝑦2 , ⋯ , 𝑦𝑝 • 𝑦𝑖 = ቊ 0 1
多変量離散モデル • 𝑓は𝑓: 𝑅𝑝 → 𝑅𝑝の写像 • 𝑓 𝑧 =
൞ 𝐼 𝑧1 > 0 ⋮ 𝐼 𝑧𝑝 > 0
消費者理論の導入 • ある消費者は𝐾個の財𝑥 = 𝑥1 , ⋯ , 𝑥𝑘 を予算制約の下で選
ぶ。 – argmax 𝑥∈𝑅+ 𝑘 𝑢 𝑥 – 𝑠. 𝑡. 𝛴𝑘=1 𝐾 𝑝𝑘 𝑥𝑘 ≤ 𝑤
消費者理論との結合 • 消費者は一つの財のみを購入するとしよう(端点解を認 める)。 • 消費者の効用最大化問題は以下のとおり。 – argmax 𝑥 𝑈
𝑥 = 𝜓′𝑥 ⋯ 4.1 – 𝑠. 𝑡. 𝑝′𝑥 = 𝑤 • 限界効用𝜓は定数であることに注意。
消費者理論との結合 log 𝜓 𝑝 = log𝜓 − log𝑝 = ᪄
𝜓 + 𝜖 − log𝑝 = ෨ 𝑋𝛽 − log𝑝 + 𝜖 ⋯ 4.3 – ただし、𝑙𝑜𝑔𝜓 = ᪄ 𝜓 + 𝜖, – ᪄ 𝜓 = ෨ 𝑋𝛽 • 限界効用𝜓に影響する要因があるとする(ただし、消費者本人しか知らない)。 • 要因は時間・消費者ごと異なりうる。
消費者理論との結合 log 𝜓 𝑝 = log𝜓 − log𝑝 = ᪄
𝜓 + 𝜖 − log𝑝 = ෨ 𝑋𝛽 − log𝑝 + 𝜖 ⋯ 4.3 • 𝑧 = log𝜓 − log𝑝, 𝑋 = ෨ 𝑋 log𝑝 とおけば、 4.3 は潜在変数 表記となる。 – 𝑧 = 𝑋𝛽 + 𝜖
識別問題 • 価格𝑝の係数が−1に設定されているため、𝜎は識別され る。 • あるいは、価格係数を設定することも可能。その場合、 𝜎に何らかの制限を課す必要がある。 – e.g. 価格係数=
1 𝜎
消費者理論(再掲) • ある消費者は𝐾個の財𝑥 = 𝑥1 , ⋯ , 𝑥𝑘 を予算制約の下で選
ぶ。 – argmax 𝑥∈𝑅+ 𝑘 𝑢 𝑥 – 𝑠. 𝑡. 𝛴𝑘=1 𝐾 𝑝𝑘 𝑥𝑘 ≤ 𝑤
ラグランジュの未定乗数法 1. ラグランジアン𝔏 = 𝑢 𝑥 + 𝜆 𝑤 −
𝑝 ⋅ 𝑥 を用意する。 2. それぞれの固定された𝜆について、𝔏を最大化する。 3. 𝑝 ⋅ 𝑥𝜆∗ 𝑝, 𝑤 = 𝑤を満たすような𝜆∗を求める。 • ただし、𝑥 𝑝, 𝑤 ∈ 𝑅+ 𝑘は消費者の需要関数(対応)。
一般化すると… • max 𝑥1,𝑥2 𝑓 𝑥1 , 𝑥2 • 𝑠.
𝑡. 𝑔 𝑥1 , 𝑥2 ≥ 0
一般化すると… • ラグランジアンは以下のようになる。 – 𝔏 = 𝑓 𝑥1 , 𝑥2
+ 𝜆𝑔 𝑥1 , 𝑥2 • 以下のクーン・タッカー条件を満たす必要がある。 – ∀𝑖 ∈ {1,2}, 𝜕𝔏 𝜕𝑥𝑖 = 0 – 𝜆𝑔 𝑥1 , 𝑥2 = 0 – 𝜆 ≥ 0, 𝑔 𝑥1 , 𝑥2 ≥ 0
広告費最適化の例 • 売上𝑡 = {exp トレンド𝑡 + 季節性𝑡 } ×
広告費 𝑡 𝛽𝑡 × 𝑢𝑡 • 𝑠. 𝑡. 𝛴𝑡 広告費𝑡 ≤ 総広告費 – 𝑢𝑡 は誤差項で、log 𝑢𝑡 ∼ 𝑁 0, 𝜎2 • 両辺の対数をとると – log 売上𝑡 = トレンド𝑡 + 季節性𝑡 + 𝛽𝑡 × log 広告費𝑡 + log 𝑢𝑡
広告費最適化の例 • log 売上𝑡 = トレンド𝑡 + 季節性𝑡 + 𝛽𝑡
× log 広告費𝑡 + log 𝑢𝑡 • トレンド𝑡 , 季節性𝑡 を推定したうえで、以下の項を最適 化すればよい。 – 𝛽𝑡 × log 広告費𝑡 – 𝑠. 𝑡. 𝛴𝑡 広告費𝑡 ≤ 総広告費
Demand theoryとの結合 • 限界効用𝜓に影響する要因があるとする(ただし、消費 者本人しか知らない)。 – 要因は時間によって変動しうる。 – 要因は消費者ごとに異なりうる。
Demand theoryとの結合 • log 𝜓 𝑝 = log𝜓 − log𝑝
• = ᪄ 𝜓 + 𝜖 − log𝑝 • = ෨ 𝑋𝛽 − log𝑝 + 𝜖 ⋯ 4.3 – ただし、𝑙𝑜𝑔𝜓 = ᪄ 𝜓 + 𝜖, ᪄ 𝜓 = ෨ 𝑋𝛽
Demand theoryとの結合 • 𝑧 = log𝜓 − log𝑝, 𝑋 =
෨ 𝑋 log𝑝 とおけば、 4.3 は潜在変数表記となる。 – 𝑧 = 𝑋𝛽 + 𝜖
識別問題 • 価格𝑝の係数が−1に設定されているため、𝜎は識別され る。 • あるいは、価格係数を設定することも可能。その場合、 𝜎に何らかの制限を課す必要がある。 – e.g. 価格係数=
1 𝜎
APPENDIX
最尤推定 • 以下の回帰モデルを考える。 – 𝑦𝑖 = 𝛽1 + 𝛽2 𝑥𝑖
+ 𝑢𝑖 , 𝑢𝑖 ∼ 𝑖. 𝑖. 𝑑. 𝑁 0, 𝜎2 • 𝑢𝑖 の確率密度関数:𝑓 𝑢𝑖 = 1 2𝜋𝜎2 exp 1 2𝜎2 𝑢𝑖 2 • 𝑢𝑖 の同時確率密度関数:𝑓 𝑢1 ⋅ 𝑓 𝑢2 ⋯ 𝑓 𝑢𝑛 = 𝛱𝑖=1 𝑛 1 2𝜋𝜎2 exp 1 2𝜎2 𝑢𝑖 2 = 1 2𝜋𝜎2 2/𝑛 exp 1 2𝜎2 𝛴𝑖=1 𝑛 𝑢𝑖 2
最尤推定 • 変数変換より、𝑦1 , 𝑦2 , ⋯ , 𝑦𝑁 の同時確率密度関数は以下で
与えられる。 – 𝑓 𝑦1 , 𝑦2 , ⋯ , 𝑦𝑁 = ℎ 𝑦𝑖 𝑓𝑢 {ℎ 𝑦𝑖 } = 𝑓𝑢 {ℎ 𝑦𝑖 } = 1 2𝜋𝜎2 𝑛/2 exp − 1 2𝜎2 𝛴𝑖=1 𝑛 𝑌𝑖 − 𝛽1 − 𝛽2 𝑥𝑖 2 ≡ 𝔏 𝛽1 , 𝛽2 , 𝜎2|𝑌 • 𝔏 𝛽1 , 𝛽2 , 𝜎2|𝑌 を尤度関数という。 – log𝔏 𝛽1 , 𝛽2 , 𝜎2|𝑌 を対数尤度関数という。
最尤推定 • 以下の式を解くことを考える。 – 𝜕log𝔏 𝛽1,𝛽2,𝜎2|𝑌 𝜕𝛽1 = 1 2𝜎2
𝛴𝑖=1 𝑛 𝑌𝑖 − 𝛽1 − 𝛽2 𝑥𝑖 – 𝜕log𝔏 𝛽1,𝛽2,𝜎2|𝑌 𝜕𝛽2 = 1 2𝜎2 𝛴𝑖=1 𝑛 𝑥𝑖 𝑌𝑖 − 𝛽1 − 𝛽2 𝑥𝑖 – 𝜕log𝔏 𝛽1,𝛽2,𝜎2|𝑌 𝜕𝜎2 = − 𝑛 2𝜎2 + 1 2𝜎4 𝛴𝑖=1 𝑛 𝑌𝑖 − 𝛽1 − 𝛽2 𝑥𝑖 2
最尤推定 • このとき、最尤推定量は以下のとおり。 – ෨ 𝛽1 = ᪄ 𝑌 −
෨ 𝛽2 𝑥𝑖 – ෨ 𝛽2 = 𝛴𝑖=1 𝑛 𝑥𝑖− ᪄ 𝑥 𝑦𝑖− ᪄ 𝑦 𝛴𝑖=1 𝑛 𝑥𝑖− ᪄ 𝑥 2 – 𝜎2 = 1 𝑛 𝛴𝑖=1 𝑛 𝑌𝑖 − ෨ 𝛽1 − ෨ 𝛽2 𝑥𝑖 2
ラグランジュの未定乗数法 1. ラグランジアン𝔏 = 𝑢 𝑥 + 𝜆 𝑤 −
𝑝 ⋅ 𝑥 を用意する。 2. それぞれの固定された𝜆について、𝔏を最大化する。 3. 𝑝 ⋅ 𝑥𝜆∗ 𝑝, 𝑤 = 𝑤を満たすような𝜆∗を求める。 • ただし、- 𝑥 𝑝, 𝑤 ∈ 𝑅+ 𝑘は消費者のdemand function(correspondence)。
ラグランジュの未定乗数法 • ラグランジュの未定乗数法を使うにあたっての仮定は以 下のとおり。 – 𝑢 𝑥 は二回微分可能。 – 𝑢
𝑥 は局所非飽和(locally non-satiated)である。 • 消費者は十分にwelthを使う。 – いかなる𝑝, 𝑤, 𝑘 = 1, ⋯ 𝐾について、𝑥𝑘 𝑝, 𝑤 > 0. – 𝑥 𝑝, 𝑤 は関数である。 • 「𝑢 𝑥 が厳密な準凹関数である。」⇒「𝑥 𝑝, 𝑤 は関数である。」