สมมติว่า


18

เป็นอะไรที่ง่ายที่สุดวิธีที่จะเห็นว่าคำสั่งดังต่อไปนี้เป็นจริงหรือไม่?

สมมติว่า(1) แสดง1)Y 1 , … , Y n iid ∼ Exp ( 1 ) Y1,…,Yn∼iidExp(1)∑ n i = 1 ( Y i - Y ( 1 ) ) ∼ Gamma ( n - 1 , 1 )∑ni=1(Yi−Y(1))∼Gamma(n−1,1)

โปรดทราบว่าn}Y ( 1 ) = ขั้นต่ำ1 ≤ i ≤ n Y iY(1)=min1≤i≤nYi

โดยX ∼ Exp ( β )X∼Exp(β)นี่หมายความว่าf X ( x ) = 1βอี-x/β⋅1{x>0}fX(x)=1βe−x/β⋅1{x>0}\}}

มันเป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าY ( 1 ) ∼ เลขชี้กำลัง( 1 / n )Y(1)∼Exponential(1/n)n) นอกจากนี้เรายังมี∑ n i = 1 Y i ∼ แกมม่า( α = n , β = 1 )∑ni=1Yi∼Gamma(α=n,β=1)ภายใต้การตั้งค่า f Y ( y ) = 1Γ ( α ) β α xα-1อี-x/β1{x>0}, α , β > 0

fY(y)=1Γ(α)βαxα−1e−x/β1{x>0}, α,β>0.

ทางแก้ที่ได้รับคำตอบของซีอาน : ใช้สัญลักษณ์ในคำถามเดิม: n ∑ i=1[Yi-Y(1)]= n ∑ i = 1 [ Y ( i ) - Y ( 1 ) ]= n ∑ i = 1 Y ( i ) - n Y ( 1 )= n ∑ i = 1 { Y ( i ) - Y ( i - 1 ) + Y ( i - 1 ) - ⋯ - Y ( 1 ) + Y ( 1 ) } - n Y ( 1 )= n ∑ i = 1 i ∑ j = 1 { Y ( j ) - Y ( j - 1 ) } - n Y ( 1 )  โดยที่  Y ( 0 ) = 0= n ∑ j = 1 n ∑ i = j { Y ( j ) - Y ( j - 1 ) } - n Y ( 1 )=n∑j=1(n−j+1)[Y(j)−Y(j−1)]−nY(1)=n∑i=1(n−i+1)[Y(i)−Y(i−1)]−nY(1)=n∑i=2(n−i+1)[Y(i)−Y(i−1)]+nY(1)−nY(1)=n∑i=2(n−i+1)[Y(i)−Y(i−1)].

∑i=1n[Yi−Y(1)]=∑i=1n[Y(i)−Y(1)]=∑i=1nY(i)−nY(1)=∑i=1n{Y(i)−Y(i−1)+Y(i−1)−⋯−Y(1)+Y(1)}−nY(1)=∑i=1n∑j=1i{Y(j)−Y(j−1)}−nY(1) where Y(0)=0=∑j=1n∑i=jn{Y(j)−Y(j−1)}−nY(1)=∑j=1n(n−j+1)[Y(j)−Y(j−1)]−nY(1)=∑i=1n(n−i+1)[Y(i)−Y(i−1)]−nY(1)=∑i=2n(n−i+1)[Y(i)−Y(i−1)]+nY(1)−nY(1)=∑i=2n(n−i+1)[Y(i)−Y(i−1)].
จากนี้เราจะได้รับ∑ni=2(n−i+1)[Y(i)−Y(i−1)]∼Gamma(n−1,1)∑ni=2(n−i+1)[Y(i)−Y(i−1)]∼Gamma(n−1,1)1)

1
@MichaelChernick 1) ฉันไม่แน่ใจว่าหลักฐานการพิสูจน์ความเป็นอิสระของฉันถูกต้องหรือไม่ 2) ฉันไม่แน่ใจว่าผลลัพธ์ที่ฉันคาดไว้ข้างต้นเกี่ยวข้องกับความแตกต่างของการแจกแจงแกมม่าหรือไม่ นี่ดูเหมือนจะขัดแย้งกับสิ่งที่ได้รับที่นี่แต่บางทีสถานการณ์นี้แตกต่างกันเนื่องจากความแตกต่างนี้รวมถึงหนึ่งในสถิติการสั่งซื้อ ฉันไม่แน่ใจ.
— Clarinetist

1
@ Clarinetist ฉันไม่แน่ใจ อาจลองใช้กับซึ่งจะเท่ากับผลรวมที่คุณทำงานอย่างชัดเจน คำตอบที่นี่อาจจะเป็นประโยชน์: math.stackexchange.com/questions/80475/...∑ni=2(Y(i)−Y(1))∑ni=2(Y(i)−Y(1))
— หญิงชรา

3
มีคุณพยายามที่จะพิสูจน์ว่าแต่ละ - ยกเว้นซึ่งและแล้ว การใช้ความจริงที่ว่าผลรวมของ iid ความแปรปรวนแบบเอ็กซ์โพแนนเชียลจะมีการแจกแจงแกมม่าหรือไม่? (Yi−Y(1))∼Expon(1)(Yi−Y(1))∼Expon(1)iiYi−Y(1)=0Yi−Y(1)=0(n−1)(n−1)
— Marcelo Ventura

1
@jbowman เรามีและมีเงื่อนไขในเราแบ่งสิ่งนี้โดยให้เพราะฉะนั้นเรามี(1) ทีนี้นี่คือสิ่งที่ทำให้ฉันเกี่ยวกับข้อพิสูจน์นี้: ฉันถือว่าเป็นค่าคงที่ แต่ไม่ใช่ค่าคงที่ ทำไมถึงใช้งานได้? fZi(zi)=fYi(zi+a)=e−(zi+a)
fZi(zi)=fYi(zi+a)=e−(zi+a)
Yi≥aYi≥ae−ae−ae−zie−zi(Zi∣Yi≥A)∼Exp(1)(Zi∣Yi≥A)∼Exp(1)AAY(1)Y(1)
— คลาริเน็ต

1
ประเด็นก็คือว่ามันไม่สำคัญว่าสิ่งเป็น! การแจกแจงอยู่เสมอ ! โดดเด่นใช่มั้ย และจากนี้คุณสามารถสรุปได้ว่าการกระจายของอยู่เสมอสำหรับโดยไม่คำนึงถึงมูลค่าที่แท้จริงของ{[1]} aaExp(1)Exp(1)Yi−Y[1]Yi−Y[1]Exp(1)Exp(1)i>1i>1Y[1]Y[1]
— jbowman

คำตอบ:


15

การพิสูจน์นั้นได้รับจากแม่ของหนังสือทุกรุ่นที่มีการสร้างชุดรูปแบบสุ่มที่ไม่สม่ำเสมอของ Devroye ในหน้า 214 (และเป็นรูปแบบที่หรูหรามาก!):

ทฤษฎีบท 2.3 (Sukhatme, 1937)หากเรากำหนดดังนั้นการเว้นวรรคแบบธรรมดา มาจาก สถิติการสั่งซื้อของตัวอย่างเลขชี้กำลังของ iid ขนาด เป็นตัวของพวกเขาเองE(0)=0E(0)=0(n−i+1)(E(i)−E(i−1))

(n−i+1)(E(i)−E(i−1))
E(1)≤…≤E(n)E(1)≤…≤E(n)nn

พิสูจน์ ตั้งแต่ the ความหนาแน่นร่วมกันของสถิติการสั่งซื้อเขียนเป็น ตั้งค่า , การเปลี่ยนแปลงของตัวแปรจากถึงมี Jacobian คงที่ [บังเอิญเท่ากับแต่สิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องคำนวณ] และด้วยเหตุนี้ความหนาแน่นของn∑i=1ei=n∑i=1e(i)=n∑i=1i∑j=1(e(j)−e(j−1))=n∑j=1n∑i=j(e(j)−e(j−1))=n∑j=1(n−j+1)(e(j)−e(j−1))

∑i=1nei=∑i=1ne(i)=∑i=1n∑j=1i(e(j)−e(j−1))=∑j=1n∑i=jn(e(j)−e(j−1))=∑j=1n(n−j+1)(e(j)−e(j−1))
(E(1),…,E(n))(E(1),…,E(n))f(e)=n!exp{−n∑i=1e(i)}=n!exp{−n∑i=1(n−i+1)(e(i)−e(i−1))}
f(e)=n!exp{−∑i=1ne(i)}=n!exp{−∑i=1n(n−i+1)(e(i)−e(i−1))}
Yi=(E(i)−E(i−1))Yi=(E(i)−E(i−1))(E(1),…,E(n))(E(1),…,E(n))(Y1,…,Yn)(Y1,…,Yn)1/n!1/n!(Y1,…,Yn)(Y1,…,Yn)เป็นสัดส่วนกับ ซึ่งกำหนดผลลัพธ์ QEDexp{−n∑i=1yi}
exp{−∑i=1nyi}

อีกทางเลือกหนึ่งที่ฉันแนะนำโดยGérard Letac คือการตรวจสอบว่ามีการแจกแจงแบบเดียวกับ (โดยอาศัยคุณสมบัติที่ไม่มีหน่วยความจำ) ซึ่งทำให้ได้มาของ ตรงไปตรงมา(E(1),…,E(n))

(E(1),…,E(n))
(E1n,E1n+E2n−1,…,E1n+E2n−1+…+En1)
(E1n,E1n+E2n−1,…,E1n+E2n−1+…+En1)
n∑k=1(Ek−E(1))∼n−1∑k=1Ek
∑k=1n(Ek−E(1))∼∑k=1n−1Ek

1
ขอบคุณสำหรับคำตอบนี้! ฉันต้องการกรอกรายละเอียดบางอย่างสำหรับผู้ที่อ่านข้อความนี้ในอนาคต:เป็นค่าที่สังเกตได้ของและวิธีที่ง่ายที่สุดในการดูเขียนคำต่อคำ เนื่องจากความหนาแน่นของเป็นสัดส่วนกับแยกเพื่อดูความหนาแน่นเป็นสัดส่วนกับจึง(1)eieiEiEi∑ni=1e(i)=∑ni=1(n−i+1)(e(i)−e(i−1))=∑ni=1e(i)∑ni=1e(i)=∑ni=1(n−i+1)(e(i)−e(i−1))=∑ni=1e(i)∑ni=1(n−i+1)(e(i)−e(i−1))∑ni=1(n−i+1)(e(i)−e(i−1))(Y1,…,Yn)(Y1,…,Yn)exp(−∑ni=1yi)exp(−∑ni=1yi)yiyi∏ni=1e−yi∏ni=1e−yiY1,…,Yniid∼Exp(1)Y1,…,Yn∼iidExp(1)
— คลาริเน็ต

5

ฉันออกมาที่นี่สิ่งที่ได้รับการแนะนำในความคิดเห็นโดย @jbowman

ปล่อยให้ aคงที่ ให้ปฏิบัติตามและพิจารณาY_i-A แล้วก็a≥0a≥0YiYiExp(1)Exp(1)Zi=Yi−aZi=Yi−a

Pr(Zi≤zi∣Yi≥a)=Pr(Yi−a≤zi∣Yi≥a)

Pr(Zi≤zi∣Yi≥a)=Pr(Yi−a≤zi∣Yi≥a)

⟹Pr(Yi≤zi+a∣Yi≥a)=Pr(Yi≤zi+a,Yi≥a)1−Pr(Yi≤a)

⟹Pr(Yi≤zi+a∣Yi≥a)=Pr(Yi≤zi+a,Yi≥a)1−Pr(Yi≤a)

⟹Pr(a≤Yi≤zi+a)1−Pr(Yi≤a)=1−e−zi−a−1+e−ae−a=1−e−zi

⟹Pr(a≤Yi≤zi+a)1−Pr(Yi≤a)=1−e−zi−a−1+e−ae−a=1−e−zi

ซึ่งเป็นฟังก์ชั่นการกระจายของ(1)}Exp(1)Exp(1)

ลองอธิบายสิ่งนี้: ความน่าจะเป็นที่ rv จะตกในช่วงเวลาที่กำหนด (ตัวเศษในบรรทัดสุดท้าย) เนื่องจากมันจะเกินขอบเขตล่างของช่วง (ตัวส่วน) ขึ้นอยู่กับ ความยาวของช่วงเวลาและไม่ได้อยู่ในตำแหน่งที่ช่วงเวลานี้ถูกวางในบรรทัดจริง Exp(1)Exp(1)นี่เป็นอวตารของคุณสมบัติ " memorylessness " ของการแจกแจงเอ็กซ์โปเนนเชียลซึ่งเป็นการตั้งค่าทั่วไปที่มากกว่าไม่มีการตีความตามเวลา

ตอนนี้โดยเครื่องในเราบังคับจะเป็นที่ไม่ใช่เชิงลบและขับเคลื่อนผลที่ได้รับถือ + ดังนั้นเราสามารถระบุสิ่งต่อไปนี้: {Yi≥a}{Yi≥a}ZiZi∀a∈R+∀a∈R+

หากแล้ว(1)} Yi∼Exp(1)Yi∼Exp(1)∀Q≥0:Zi=Yi−Q≥0∀Q≥0:Zi=Yi−Q≥0 ⟹⟹ Zi∼Exp(1)Zi∼Exp(1)

เราสามารถหาที่มีอิสระที่จะรับค่าจริงที่ไม่เป็นลบทั้งหมดและความไม่เท่าเทียมที่จำเป็นต้องมีอยู่เสมอ (เกือบจะแน่นอน) หรือไม่? หากเราสามารถทำได้เราก็สามารถจัดการกับข้อโต้แย้งการปรับอากาศ Q≥0Q≥0

และแน่นอนเราทำได้ มันเป็นสถิติต่ำสุดตามสั่ง , , 1 ดังนั้นเราจึงได้รับQ=Y(1)Q=Y(1)Pr(Yi≥Y(1))=1Pr(Yi≥Y(1))=1

Yi∼Exp(1)⟹Yi−Y(1)∼Exp(1)

Yi∼Exp(1)⟹Yi−Y(1)∼Exp(1)

ซึ่งหมายความว่า

Pr(Yi−Y(1)≤yi−y(1))=Pr(Yi≤yi)

Pr(Yi−Y(1)≤yi−y(1))=Pr(Yi≤yi)

ดังนั้นหากโครงสร้างความน่าจะเป็นของยังคงไม่เปลี่ยนแปลงหากเราลบสถิติลำดับขั้นต่ำก็จะตามด้วยตัวแปรสุ่มและ โดยที่อิสระ ยังเป็นอิสระเนื่องจากการเชื่อมโยงที่เป็นไปได้ระหว่างพวกเขาไม่มีผลกระทบกับโครงสร้างน่าจะเป็นYiYiZi=Yi−Y(1)Zi=Yi−Y(1)Zj=Yj−Y(1)Yi,YjY(1)

จากนั้น sumมี iid ตัวแปรสุ่ม (และศูนย์) และอื่น ๆ∑ni=1(Yi−Y(1))n−1 Exp(1)

n∑i=1(Yi−Y(1))∼Gamma(n−1,1)

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.