ผลรวมของตัวแปรสุ่มแกมมาอิสระสองตัว


13

จากบทความของ Wikipedia เกี่ยวกับการกระจาย Gamma :

ถ้าและโดยที่และเป็นตัวแปรสุ่มอิสระแล้วtheta)Y G a m m a ( b , θ )XGamma(a,θ)YGamma(b,θ)Y X + Y G a m m a ( a + b , θ )XYX+YGamma(a+b,θ)

แต่ฉันไม่เห็นข้อพิสูจน์ใด ๆ ใครช่วยชี้ให้ฉันดูหลักฐานได้

แก้ไข: ขอบคุณ Zen มากและฉันก็พบคำตอบเป็นตัวอย่างในหน้า Wikipedia เกี่ยวกับฟังก์ชั่นพิเศษ


3
ปรีชา:แกมมาการกระจายเกิดขึ้นเป็นผลรวมของแจกแจงเอกอิสระมาจากไหนมันเป็นทันทีในบริบทนี้ว่าจะมีแกมมาการจัดจำหน่ายที่จัดไว้ให้และมีทั้งจำนวนเต็มบวก n X + Y ( a + b , θ ) a b(n)nX+Y(a+b,θ)ab
whuber

คำตอบ:


15

หลักฐานดังต่อไปนี้: (1) โปรดจำไว้ว่าฟังก์ชั่นลักษณะของผลรวมของตัวแปรสุ่มอิสระเป็นผลิตภัณฑ์ของฟังก์ชั่นลักษณะของแต่ละบุคคล; (2) รับฟังก์ชั่นลักษณะของตัวแปรสุ่มแกมม่าที่นี่ ; (3) ทำพีชคณิตแบบง่าย

เพื่อให้ได้สัญชาตญาณนอกเหนือจากการโต้แย้งเกี่ยวกับพีชคณิตนี้ตรวจสอบความเห็นของ whuber

หมายเหตุ: OP ถามถึงวิธีคำนวณฟังก์ชันคุณสมบัติของตัวแปรสุ่มแกมมา ถ้าดังนั้น (คุณสามารถถือว่าเป็นค่าคงที่ปกติได้ในกรณีนี้)iXExp(λ)i

ψX(t)=E[eitX]=0eitxλeλxdx=11it/λ.

ตอนนี้ใช้เคล็ดลับของฮิว: ถ้าดังนั้นซึ่งนั้นเป็นอิสระ . ดังนั้นการใช้คุณสมบัติ (1) เรามี Y = X 1 + + X k X ฉันE x p ( λ = 1 / θ ) ψ Y ( t ) = ( 1YGamma(k,θ)Y=X1++XkXiExp(λ=1/θ)

ψY(t)=(11itθ)k.

เคล็ดลับ: คุณจะไม่ได้เรียนรู้สิ่งเหล่านี้ที่จ้องมองผลลัพธ์และบทพิสูจน์: อยู่หิวคำนวณทุกสิ่งลองหาหลักฐานของคุณเอง แม้ว่าคุณจะล้มเหลวการชื่นชมคำตอบของคนอื่นจะอยู่ในระดับที่สูงขึ้นมาก และใช่ล้มเหลวก็โอเค: ไม่มีใครดูอยู่! วิธีเดียวในการเรียนรู้คณิตศาสตร์คือการต่อสู้เพื่อแนวคิดและผลลัพธ์แต่ละข้อ


คำแถลงอ้างอิงระบุอย่างชัดเจนว่า "ให้ Xi ทั้งหมดเป็นอิสระ"
whuber

สิ่งหนึ่งที่ฉันไม่เข้าใจว่าเป็นอย่างไรเรามาถึงฟังก์ชั่นพิเศษหรือไม่?
Dexter12

ฉันจะเพิ่มลงในคำตอบ ลองดูสิ.
Zen

บางทีคุณอาจจะรวมถึงการอ้างอิงสำหรับฟังก์ชั่นลักษณะของสำหรับที่ไม่ใช่จำนวนเต็มค่า? aΓ(a,θ)a
Dilip Sarwate

14

นี่คือคำตอบที่ไม่จำเป็นต้องใช้ฟังก์ชั่นที่มีลักษณะเฉพาะ แต่เป็นการตอกย้ำแนวคิดบางอย่างที่มีการใช้งานอื่น ๆ ในเชิงสถิติแทน ความหนาแน่นของผลรวมของตัวแปรสุ่มแบบอิสระคือความหนาแน่นของความหนาแน่น ดังนั้นการเพื่อความสะดวกในการแสดงออกที่เรามีสำหรับ , θ=1z>0

fX+Y(z)=0zfX(x)fY(zx)dx=0zxa1exΓ(a)(zx)b1e(zx)Γ(b)dx=ez0zxa1(zx)b1Γ(a)Γ(b)dxnow substitute x=zt and think=ezza+b101ta1(1t)b1Γ(a)Γ(b)dtof Beta(a,b) random variables=ezza+b1Γ(a+b)

3
(+1) เหมาะอย่างยิ่งที่จะมีมากกว่าหนึ่งวิธีในการพิสูจน์ทุกสิ่ง บางทีคนที่จะโพสต์คำตอบเมื่อพิจารณาการเปลี่ยนแปลงX) (X,Y)(U,V)=(X+Y,X)
Zen

เราสามารถหาความหนาแน่นของในลักษณะใกล้เคียงกันได้หรือไม่? ฉันไม่สามารถทำให้อินทิเกรตง่ายขึ้นในกรณีนั้น XY
pikachuchameleon

@pikachuchameleon ดูคำตอบของฉันนี้
Dilip Sarwate

3

ในระดับการแก้ปัญหามากขึ้น: ถ้าและเป็นจำนวนเต็มการกระจายรังสีคือการกระจาย Erlang, และอื่น ๆและอธิบายเวลาในการรอตามลำดับและเกิดขึ้นในกระบวนการ Poisson มีอัตรา\สองครั้งที่รอและคือb X Y a b θ X YabXYabθXY

  1. อิสระ
  2. รวมเวลารอคอยสำหรับเกิดขึ้นของa+b

และเวลาที่รอสำหรับเกิดขึ้นของนั้นถูกแจกจ่ายแกมม่า ( )a + b , θa+ba+b,θ

สิ่งนี้ไม่ได้เป็นข้อพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ แต่มันวางเนื้อบางส่วนไว้บนกระดูกของการเชื่อมต่อและสามารถใช้ได้ถ้าคุณต้องการที่จะเอามันออกมาในการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์

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