• 제목/요약/키워드: MCMC (Markov Chain Monte Carlo)

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Structural modal identification and MCMC-based model updating by a Bayesian approach

  • Zhang, F.L.;Yang, Y.P.;Ye, X.W.;Yang, J.H.;Han, B.K.
    • Smart Structures and Systems
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    • 제24권5호
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    • pp.631-639
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    • 2019
  • Finite element analysis is one of the important methods to study the structural performance. Due to the simplification, discretization and error of structural parameters, numerical model errors always exist. Besides, structural characteristics may also change because of material aging, structural damage, etc., making the initial finite element model cannot simulate the operational response of the structure accurately. Based on Bayesian methods, the initial model can be updated to obtain a more accurate numerical model. This paper presents the work on the field test, modal identification and model updating of a Chinese reinforced concrete pagoda. Based on the ambient vibration test, the acceleration response of the structure under operational environment was collected. The first six translational modes of the structure were identified by the enhanced frequency domain decomposition method. The initial finite element model of the pagoda was established, and the elastic modulus of columns, beams and slabs were selected as model parameters to be updated. Assuming the error between the measured mode and the calculated one follows a Gaussian distribution, the posterior probability density function (PDF) of the parameter to be updated is obtained and the uncertainty is quantitatively evaluated based on the Bayesian statistical theory and the Metropolis-Hastings algorithm, and then the optimal values of model parameters can be obtained. The results show that the difference between the calculated frequency of the finite element model and the measured one is reduced, and the modal correlation of the mode shape is improved. The updated numerical model can be used to evaluate the safety of the structure as a benchmark model for structural health monitoring (SHM).

Gas dynamics and star formation in NGC 6822

  • Park, Hye-Jin;Oh, Se-Heon;Wang, Jing;Zheng, Yun;Zhang, Hong-Xin;de Blok, W.J.G.
    • 천문학회보
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    • 제46권2호
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    • pp.70.2-71
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    • 2021
  • We examine gas kinematics and star formation activities of NGC 6822, a gas-rich dwarf irregular galaxy in the Local Group at a distance of ~490 kpc. We perform profile decomposition of all the line-of-sight (LOS) HI velocity profiles of the high-resolution (42.4" × 12" spatial; 1.6 km/s spectral) HI data cube of the galaxy, taken with the Australian Telescope Compact Array (ATCA). To this end, we use a novel tool based on Bayesian Markov Chain Monte Carlo (MCMC) techniques, the so-called BAYGAUD, which allows us to decompose a velocity profile into an optimal number of Gaussian components in a quantitative manner. We group all the decomposed components into bulk-narrow, bulk-broad, and non-bulk gas components classified with respect to their velocity dispersions and the amounts of velocity offset from the global kinematics, respectively. Using the surface densities and velocity dispersions of the kinematically decomposed HI gas maps together with the rotation curve of NGC 6822, we derive Toomre-Q parameters for individual regions of the galaxy which quantify the level of local gravitational instability of the gaseous disk. We also measure the local star formation rate (SFR) of the corresponding regions in the galaxy by combining GALEX Far-ultraviolet (FUV) and WISE 22㎛ images. We then relate the gas and SFR surface densities in order to investigate the local Kennicutt-Schmidt (K-S) law of gravitationally unstable regions which are selected from the Toomre Q analysis. Of the three groups, the bulk-narrow, bulk-broad and non-bulk gas components, we find that the lower Toomre-Q values the bulk-narrow gas components have, the more consistent with the linear extension of the K-S law derived from molecular hydrogen (H2) observations.

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Gas kinematics and star formation in NGC 6822

  • Park, Hye-Jin;Oh, Se-Heon;Wang, Jing;Zheng, Yun;Zhang, Hong-Xin;de Blok, W.J.G.
    • 천문학회보
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    • 제45권1호
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    • pp.61.4-62
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    • 2020
  • We present H I gas kinematics and star formation activities of NGC 6822, a dwarf galaxy located in the Local Volume at a distance of ~490 kpc. We perform profile decomposition of the line-of-sight velocity profiles of the high-resolution (~42.4" × 12") spatial; ~1.6 km/s spectral) H I data cube taken with the Australia Telescope Compact Array (ATCA). For this, we use a new tool, the so-called BAYGAUD (BAYesian GAUssian Decompositor) which is based on Bayesian Markov Chain Monte Carlo (MCMC) techniques, allowing us to decompose a line-of-sight velocity profile into an optimal number of Gaussian components in a quantitative manner. We classify the decomposed H I gas components of NGC 6822 into kinematically cold, warm or hot ones with respect to their velocity dispersion: 1) cold: < 4 km/s, 2) warm: 4 ~ 8 km/s, 3) hot: > 8 km/s. We then derive the Toomre-Q parameters of NGC 6822 using the kinematically decomposed H I gas maps. We also correlate their gas surface densities with the surface star formation rates derived using both GALEX far-ultraviolet and WISE 22 micron data to examine the impact of gas turbulence caused by stellar feedback on the Kennicutt-Schmidt (K-S) law. The kinematically cold component is likely to better follow the linear extension of the Kennicutt-Schmidt (K-S) law for molecular hydrogen (H2) at the low gas surface density regime where H I is not saturated.

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A Search for Exoplanets around Northern Circumpolar Stars. IX. A Multi-Period Analysis of the M Giant HD 135438

  • Byeong-Cheol Lee;Jae-Rim Koo;Yeon-Ho Choi;Tae-Yang Bang;Beomdu Lim;Myeong-Gu Park;Gwanghui Jeong
    • 천문학회지
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    • 제56권2호
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    • pp.277-286
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    • 2023
  • It is difficult to distinguish the pure signal produced by an orbiting planetary companion around giant stars from other possible sources, such as stellar spots, pulsations, or certain activities. Since 2003, we have obtained radial (RV) data from evolved stars using the high-resolution, fiber-fed Bohyunsan Observatory Echelle Spectrograph (BOES) at the Bohyunsan Optical Astronomy Observatory (BOAO). Here, we report the results of RV variations in the binary star HD 135438. We found two significant periods: 494.98 d with eccentricity of 0.23 and 8494.1 d with eccentricity of 0.83. Considering orbital stability, it is impossible to have two companions in such close orbits with high eccentricity. To determine the nature of the changes in the RV variability, we analyzed indicators of stellar spot and stellar chromospheric activity to find that there are no signals related to the significant period of 494.98 d. However, we calculated the upper limits of rotation period of the rotational velocity and found this to be 478-536 d. One possible interpretation is that this may be closely related to the rotational modulation of an orbital inclination at 67-90 degrees. The other signal corresponding to the period of 8494.1 d is probably associated with a stellar companion orbiting the giant star. A Markov Chain Monte Carlo (MCMC) simulation considering a single companion indicates that HD 135438 system hosts a stellar companion with 0.57+0.017 -0.017 M with an orbital period of 8498 d.

비정상성 가뭄빈도 해석 기법에 따른 가뭄 심도-지속기간-재현기간 곡선 유도에 관한 연구 (A Study on derivation of drought severity-duration-frequency curve through a non-stationary frequency analysis)

  • 정민수;박서연;장호원;이주헌
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제53권2호
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    • pp.107-119
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    • 2020
  • 본 연구는 한반도의 관측 강우자료를 기반으로 하여 과거의 가뭄 특성을 파악함과 동시에 RCP 8.5 기후변화 시나리오를 활용한 장래 발생 가능한 극치 가뭄에 대한 장기전망을 수행하였다. 정량적인 가뭄 분석을 위해 기상학적 가뭄지수인 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)를 적용하였으며 일단위 강우 관측 자료 및 RCP 시나리오를 단일한 장기 시계열 자료로 구축하여 1, 3, 6, 9, 12개월 지속기간의 SPI 입력인자로 활용하였다. 한반도의 지역별 가뭄특성 분석을 위한 대상 강우관측소는 1954년 시점부터 강우 자료를 보유하고 있는 12개 관측 지점을 선정하였으며, 동일 지점의 10개 GCM(General Circulation Model)을 적용하였다. 기후변화에 따른 가뭄 특성 변화 분석을 위해 강우발생일수와 총강수량에 대한 12개 강우관측소별 추세 변동 분석 및 군집화를 수행하였다. 샘플링 기법을 활용한 비정상성 빈도분석을 위해 베이지안 기반의 DE(Differential Evolution)와 MCMC(Markov Chain Monte Carlo)를 결합한 DEMC 기법을 채택하였고, 비정상성 가뭄빈도해석을 통하여 12개 지점별 SDF(Severity-Duration-Frequency) 곡선을 유도하였다. 비정상성을 가정한 장기 수문자료를 보유한 지점들의 SDF 곡선 산정을 통해 미래의 가뭄에 대한 정량적인 전망을 수행하였다. 장기시계열 자료를 보유한 12개 지점의 군집분석을 수행한 결과 Zone 1-2, 2, 3-2에 해당하는 제주를 제외한 전주, 광주, 여순, 목포, 추풍령 등에서 장래에 가뭄발생 위험이 높은 것으로 분석되었다. 장래 발생 가능한 가뭄 위험성을 정량적으로 파악함으로써 미래 가뭄관리 정책에 충분히 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Bayesian 모형을 이용한 단일사상 강우-유출 모형의 불확실성 분석 (Uncertainty Assessment of Single Event Rainfall-Runoff Model Using Bayesian Model)

  • 권현한;김장경;이종석;나봉길
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제45권5호
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    • pp.505-516
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    • 2012
  • 본 연구에서는 국내외에서 범용되고 있는 단일강우사상 모형인 미육군공병단의 HEC-1 모형을 이용하여 대청댐 유역의 실측 강우-유출 사상을 중심으로 강우-유출 모의를 수행하였으며, 매개변수 검정에는 실제 대청댐의 시간당 유입량을 기준으로 검정을 실시하였다. HEC-1 모형에는 매개변수를 자동으로 최적화시키는 프로그램이 내장되어 있으나 본 연구의 대상유역과 같이 다수의 소유역이 있는 경우, 매개변수 추정시 매개변수 중 일부는 수렴되지 못하고 발산하는 문제가 있었으며, 첨두유량의 추정능력 역시 저하되는 문제를 보였다. 따라서 이러한 HEC-1 모형의 매개변수의 불확실성을 고려하기 위한 방안으로 Bayesian 모형을 HEC-1모형에 연동시켜 활용하였으며, 기존 HEC-1 강우-유출 모형에 적용할 수 있는 매개변수 최적화 및 불확실성 정량화를 위해 HEC-1 강우-유출 모형 매개변수는 SCS 1개, Clark 단위도 2개를 Bayesian MCMC 기법을 적용하여 매개변수간 조건부확률로 모의발생을 한 후, Bayesian 모형으로부터 각 매개변수의 사후분포(posterior distribution)를 추정하여 사후분포의 추정이 매개변수의 불확실성 정량화를 수행하였다. 본 연구를 통해 제안된 BHEC-1 모형을 대상으로 대청댐 유역에 실측 강우-유출사상에 대해서 모형의 적합성을 평가한 결과, 7개 유역의 21개의 매개변수가 해의 발산 없이 안정된 매개변수 추정이 가능하였다. 한편, Bayesian 모형을 근간으로 하기 때문에 최종결과로서 매개변수들의 사후분포(posterior)의 추정이 가능하여 향후 홍수빈도곡선 유도, 댐 위험도분석과 기후변화 문제와 같은 다양한 수문학적 문제의 연구에 적용 가능할 것으로 전망된다.

폭염재해의 재해취약성분석 및 리스크 평가 비교 (Comparison of Disaster Vulnerability Analysis and Risk Evaluation of Heat Wave Disasters)

  • 설유정;김호용
    • 한국지리정보학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.132-144
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    • 2023
  • 최근 기후변화 기온상승 따른 폭염의 발생 빈도와 강도가 증가하고 있다. 이에 본 연구는 정부가 채택한 기후변화 재해취약성분석에 따른 폭염 재해취약성분석과 최근 IPCC에서 강조하고 있는 재해평가 방법인 리스크 평가라는 두 가지의 폭염재해 평가를 부산광역시 폭염을 대상으로 평가과정과 평가결과를 비교하고 시사점을 도출하고자하였다. 기후변화 재해취약성분석은 정부에서 마련한 매뉴얼과 가이드라인을 기반으로 평가하고 있다. 리스크 평가는 재해발생가능성과 그 영향의 곱으로 평가될 수 있으며, 재해발생가능성을 산출함에 있어서 사전 정보를 활용하여 사후확률을 추론하는 베이지안 추정법을 기반으로 한 마르코브체인 몬테카를로 시뮬레이션을 활용하여 평가하고 있다. 분석 결과 부산광역시를 대상으로 한 두 가지 평가 결과는 폭염 취약 지역의 공간분포에서 다소 차이가 발생하였다. 기후변화에 따른 재해 취약 지역을 적절하게 평가하기 위해서는 기후변화 재해취약성분석과 리스크 평가의 분석 과정 및 결과를 살펴보고 각각의 방법론에 대한 고려와 그에 맞는 대응을 마련해야하며, 이를 통해 장기적인 폭염 대응 방안을 마련할 수 있을 것으로 사료된다.

베이지안 선택 모형을 이용한 영화흥행 예측 (Predicting Financial Success of a Movie Using Bayesian Choice Model)

  • 이경재;장우진
    • 한국경영과학회:학술대회논문집
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    • 대한산업공학회/한국경영과학회 2006년도 춘계공동학술대회 논문집
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    • pp.1851-1856
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    • 2006
  • 영화는 대표적인 경험재로 가치판단이 주관적이고 제품 수명주기가 매우 짧아 예측의 불확실성이 높기 때문에 이를 정량적인 방법으로 모형화하기는 쉽지 않다. 이러한 한계점에도 불구하고 한 영화의 상업적 성공을 예측하는 것은 영화 제작자나 배급사, 극장 등 모든 주체에게 수익과 직결되는 중요한 문제이기 때문에 지금까지 다양한 통계 모형이 제시되었다. 그러나 이들 모형의 대부분은 영화흥행에는 영향을 미치나 측정할 수 없는 효과를 반영하지 못한다거나, 추정 모수의 효과가 모든 영화에 대해서 같다는 동일성 가정으로 인해 영화간 이질성을 고려하지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 추정 모수의 사전분포를 모호사전분포로 정의함으로써 변수들의 불확실성을 반영할 수 있고, 영화간 이질성을 고려할 수 있는 베이지안 선택 모형을 제안하였다. 모수의 사후분포는 마코프체인 몬테카를로 기법인 깁스 샘플러를 이용하여 추정하였다. 또한, 감독, 배우, 장르 등의 영화 별 속성 변수뿐만 아니라, 입소문에 의한 영화관람 결정 등의 구전효과와 경쟁영화의 개봉으로 인한 효과를 반영할 수 있는 변수를 추가하여 모형의 정확성을 높였다. 2005년과 2006년 상반기에 상영된 영화를 바탕으로 모형을 구축하고 인공신경망 모형과 비교한 결과, 전체적인 예측 정확도에서는 인공신경망 모형과 비슷한 결과를 보이나 상업적으로 성공한 영화를 예측하는 데에는 베이지안 선택모형이 보다 더 우수한 것으로 나타났다. 또한, 개봉 주의 경쟁심화 정도 및 개봉 첫 주의 스크린 수 등이 영화 흥행에 가장 중요한 변수로 나타났으며, 영화 개봉 전 그 영화에 대한 기대치가 높을수록 흥행 성적 또한 좋음을 알 수 있었다. 배우의 힘 및 계절성, 영화 평점 등은 이질성을 고려하지 않은 전체수준에서는 통계적으로 유의하지 않은 것으로 나타났으나, 그룹 간 이질성을 반영한 모형에서는 어느 정도 흥행한 영화를 만들기 위해서는 고려되어야 할 요소로 나타났다.렇지 않을 경우 적절한 벤치마킹 대상을 도출할 때까지 추가적인 분석과정을 반복한다. 제안한 방법을 통하여 조직은 기술적 생산 가능성 외에도 다양한 조직 운영 관점에서 적절한 벤치마킹 대상을 선정할 수 있으며, 이에 따른 목표를 수립할 수 있을 것으로 기대한다. 또한 더 나아가 global efficiency 관점에서 효율적 조직이 되기 위하여 단계적인 벤치마킹 대상 선정과 이에 따른 목표를 수립하는데도 유용하리라 판단된다.$1.20{\pm}0.37L$, 72시간에 $1.33{\pm}0.33L$로 유의한 차이를 보였으므로(F=6.153, P=0.004), 술 후 폐환기능 회복에 효과가 있다. 4) 실험군과 대조군의 수술 후 노력성 폐활량은 수술 후 72시간에서 실험군이 $1.90{\pm}0.61L$, 대조군이 $1.51{\pm}0.38L$로 유의한 차이를 보였다(t=2.620, P=0.013). 5) 실험군과 대조군의 수술 후 일초 노력성 호기량은 수술 후 24시간에서 $1.33{\pm}0.56L,\;1.00{\ge}0.28L$로 유의한 차이를 보였고(t=2.530, P=0.017), 술 후 72시간에서 $1.72{\pm}0.65L,\;1.33{\pm}0.3L$로 유의한 차이를 보였다(t=2.540, P=0.016). 6) 대상자의 술 후 폐환기능에 영향을 미치는 요인은 성별로 나타났다. 이에 따른 폐환기능의 차이를 보면, 실험군의 술 후 노력성 폐활량이 48시간에 남자($1.78{\pm}0.61L$)가 여자($1.27{\pm}0.45L$)보다 더 높게 나타났으며 (t=2.170, P=0.042), 72시간에도 역시 남자($2.16{\pm}0.56L$)가 여자($1.50{\pm}0.47L$)보다 더

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Genetic Contribution of Indigenous Yakutian Cattle to Two Hybrid Populations, Revealed by Microsatellite Variation

  • Li, M.H.;Nogovitsina, E.;Ivanova, Z.;Erhardt, G.;Vilkki, J.;Popov, R.;Ammosov, I.;Kiselyova, T.;Kantanen, J.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제18권5호
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    • pp.613-619
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    • 2005
  • Indigenous Yakutian cattle' adaptation to the hardest subarctic conditions makes them a valuable genetic resource for cattle breeding in the Siberian area. Since early last century, crossbreeding between native Yakutian cattle and imported Simmental and Kholmogory breeds has been widely adopted. In this study, variations at 22 polymorphic microsatellite loci in 5 populations of Yakutian, Kholmogory, Simmental, Yakutian-Kholmogory and Yakutian-Simmental cattle were analysed to estimate the genetic contribution of Yakutian cattle to the two hybrid populations. Three statistical approaches were used: the weighted least-squares (WLS) method which considers all allele frequencies; a recently developed implementation of a Markov chain Monte Carlo (MCMC) method called likelihood-based estimation of admixture (LEA); and a model-based Bayesian admixture analysis method (STRUCTURE). At population-level admixture analyses, the estimate based on the LEA was consistent with that obtained by the WLS method. Both methods showed that the genetic contribution of the indigenous Yakutian cattle in Yakutian-Kholmogory was small (9.6% by the LEA and 14.2% by the WLS method). In the Yakutian-Simmental population, the genetic contribution of the indigenous Yakutian cattle was considerably higher (62.8% by the LEA and 56.9% by the WLS method). Individual-level admixture analyses using STRUCTURE proved to be more informative than the multidimensional scaling analysis (MDSA) based on individual-based genetic distances. Of the 9 Yakutian-Simmental animals studied, 8 showed admixed origin, whereas of the 14 studied Yakutian-Kholmogory animals only 2 showed Yakutian ancestry (>5%). The mean posterior distributions of individual admixture coefficient (q) varied greatly among the samples in both hybrid populations. This study revealed a minor existing contribution of the Yakutian cattle in the Yakutian-Kholmogory hybrid population, but in the Yakutian-Simmental hybrid population, a major genetic contribution of the Yakutian cattle was seen. The results reflect the different crossbreeding patterns used in the development of the two hybrid populations. Additionally, molecular evidence for differences among individual admixture proportions was seen in both hybrid populations, resulting from the stochastic process in crossing over generations.

Informative Role of Marketing Activity in Financial Market: Evidence from Analysts' Forecast Dispersion

  • Oh, Yun Kyung
    • Asia Marketing Journal
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    • 제15권3호
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    • pp.53-77
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    • 2013
  • As advertising and promotions are categorized as operating expenses, managers tend to reduce marketing budget to improve their short term profitability. Gauging the value and accountability of marketing spending is therefore considered as a major research priority in marketing. To respond this call, recent studies have documented that financial market reacts positively to a firm's marketing activity or marketing related outcomes such as brand equity and customer satisfaction. However, prior studies focus on the relation of marketing variable and financial market variables. This study suggests a channel about how marketing activity increases firm valuation. Specifically, we propose that a firm's marketing activity increases the level of the firm's product market information and thereby the dispersion in financial analysts' earnings forecasts decreases. With less uncertainty about the firm's future prospect, the firm's managers and shareholders have less information asymmetry, which reduces the firm's cost of capital and thereby increases the valuation of the firm. To our knowledge, this is the first paper to examine how informational benefits can mediate the effect of marketing activity on firm value. To test whether marketing activity contributes to increase in firm value by mitigating information asymmetry, this study employs a longitudinal data which contains 12,824 firm-year observations with 2,337 distinct firms from 1981 to 2006. Firm value is measured by Tobin's Q and one-year-ahead buy-and-hold abnormal return (BHAR). Following prior literature, dispersion in analysts' earnings forecasts is used as a proxy for the information gap between management and shareholders. For model specification, to identify mediating effect, the three-step regression approach is adopted. All models are estimated using Markov chain Monte Carlo (MCMC) methods to test the statistical significance of the mediating effect. The analysis shows that marketing intensity has a significant negative relationship with dispersion in analysts' earnings forecasts. After including the mediator variable about analyst dispersion, the effect of marketing intensity on firm value drops from 1.199 (p < .01) to 1.130 (p < .01) in Tobin's Q model and the same effect drops from .192 (p < .01) to .188 (p < .01) in BHAR model. The results suggest that analysts' forecast dispersion partially accounts for the positive effect of marketing on firm valuation. Additionally, the same analysis was conducted with an alternative dependent variable (forecast accuracy) and a marketing metric (advertising intensity). The analysis supports the robustness of the main results. In sum, the results provide empirical evidence that marketing activity can increase shareholder value by mitigating problem of information asymmetry in the capital market. The findings have important implications for managers. First, managers should be cognizant of the role of marketing activity in providing information to the financial market as well as to the consumer market. Thus, managers should take into account investors' reaction when they design marketing communication messages for reducing the cost of capital. Second, this study shows a channel on how marketing creates shareholder value and highlights the accountability of marketing. In addition to the direct impact of marketing on firm value, an indirect channel by reducing information asymmetry should be considered. Potentially, marketing managers can justify their spending from the perspective of increasing long-term shareholder value.

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