Importance sampling (IS) is valuable in reducing the variance of Monte Carlo sampling for many areas, including finance, rare event simulation, and Bayesian inference. It is natural and obvious to combine quasi-Monte Carlo (QMC) methods with IS to achieve a faster rate of convergence. However, a naive replacement of Monte Carlo with QMC may not work well. This paper investigates the convergence rates of randomized QMC-based IS for estimating integrals with respect to a Gaussian measure, in which the IS measure is a Gaussian or $t$ distribution. We prove that if the target function satisfies the so-called boundary growth condition and the covariance matrix of the IS density has eigenvalues no smaller than 1, then randomized QMC with the Gaussian proposal has a root mean squared error of $O(N^{-1+\epsilon})$ for arbitrarily small $\epsilon>0$. Similar results of $t$ distribution as the proposal are also established. These sufficient conditions help to assess the effectiveness of IS in QMC. For some particular applications, we find that the Laplace IS, a very general approach to approximate the target function by a quadratic Taylor approximation around its mode, has eigenvalues smaller than 1, making the resulting integrand less favorable for QMC. From this point of view, when using Gaussian distributions as the IS proposal, a change of measure via Laplace IS may transform a favorable integrand into unfavorable one for QMC although the variance of Monte Carlo sampling is reduced. We also give some examples to verify our propositions and warn against naive replacement of MC with QMC under IS proposals. Numerical results suggest that using Laplace IS with $t$ distributions is more robust than that with Gaussian distributions.


翻译:重要取样(IS)对于减少蒙特卡洛取样在许多地区的差异很有价值,包括金融、稀有事件模拟和贝耶斯语的推断。将准蒙特卡洛(QMC)方法与IS相结合,以实现更快的趋同率是自然和显而易见的。然而,天真地用QMC取代蒙特卡洛(Monte Carlo)可能效果不好。本文调查了随机地用QMC(QMC)为基础的IS(QMC)来估计与Gaus(Gaussian)测量值有关的内分包的趋同率,其中IS(Q)衡量值是高或美元分布的利差。我们证明,如果目标函数满足所谓的边界增长条件和IS密度的变异性矩阵不小于1,那么,那么将准QMC(Q)方法与Gagene(Q)相结合,然后将QMC(Q)和Gaus(I(I)的分布率比GOO(I)更低。我们发现,使用IM(I)比GI(I)的变价方法,我们用GI(I)的变价方法比I(I)更小的变现的变现的变现,我们用S(I)的变压(I)方式)的变现的比IAS(I)的比I)的变压(I(I)的算)的变现的变现的算)的算的变现的算法更低的算法更低的算法更低一个。

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