This paper presents a number of new findings about the canonical change point estimation problem. The first part studies the estimation of a change point on the real line in a simple stump model using the robust Huber estimating function which interpolates between the $\ell_1$ (absolute deviation) and $\ell_2$ (least squares) based criteria. While the $\ell_2$ criterion has been studied extensively, its robust counterparts and in particular, the $\ell_1$ minimization problem have not. We derive the limit distribution of the estimated change point under the Huber estimating function and compare it to that under the $\ell_2$ criterion. Theoretical and empirical studies indicate that it is more profitable to use the Huber estimating function (and in particular, the $\ell_1$ criterion) under heavy tailed errors as it leads to smaller asymptotic confidence intervals at the usual levels compared to the $\ell_2$ criterion. We also compare the $\ell_1$ and $\ell_2$ approaches in a parallel setting, where one has $m$ independent single change point problems and the goal is to control the maximal deviation of the estimated change points from the true values, and establish rigorously that the $\ell_1$ estimation criterion provides a superior rate of convergence to the $\ell_2$, and that this relative advantage is driven by the heaviness of the tail of the error distribution. Finally, we derive minimax optimal rates for the change plane estimation problem in growing dimensions and demonstrate that Huber estimation attains the optimal rate while the $\ell_2$ scheme produces a rate sub-optimal estimator for heavy tailed errors. In the process of deriving our results, we establish a number of properties about the minimizers of compound Binomial and compound Poisson processes which are of independent interest.
翻译:本文展示了一系列关于 Canonial change 点估算问题的新发现。 第一部分使用强大的Huber 估算函数, 将基于 $\ $_ 1 美元( 绝对偏差) 和 $\ ell_ 2美元( 最低方块) 的标准相交。 虽然对 $\ ell_ 2 美元的标准进行了广泛研究, 其对等机构, 尤其是 $\ ell_ 1美元最小化的问题没有。 我们根据 Huber 估算函数下的估计变化点的极限分布, 并将其与 $\ ell_ 2美元 标准下的变化点进行比较。 理论和实证研究表明, 使用 Huber 估算函数( 绝对偏差) ( 特别是 $_ 1 美元) 标准在严重尾误差下, 得出 Huber 估计值( eell_ 2 美元) 的标准, 通常的可信度间隔比 $ 0. 2 标准要小。 我们还比较了 $ 1 美元 和 美元 美元 美元 美元 的最小化估算 方法,, 其中一人拥有 美元 独立的 美元 美元 的 的 美元 的 的 美元 的 的 美元 的 美元 的 的 的 的 流差差差值, 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的, 的 的 的 的 的 的 的 的, 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的