Розподіл максимум двох корельованих нормальних змінних


18

Скажімо, у мене є дві стандартні нормальні випадкові величини і які є спільно нормальними з коефіцієнтом кореляції .X1X2r

Яка функція розподілу ?max(X1,X2)


Відповіді:


22

Згідно з Nadarajah and Kotz, 2008 , Точне розподіл максимальних / хв двох гауссових випадкових змінних , PDF-файл X=max(X1,X2) видається, є

f(x)=2ϕ(x)Φ(1r1r2x),

де ϕ - PDF та Φ - CDF стандартного нормального розподілу.

введіть тут опис зображення


Як це виглядає, якщо (взагалі немає кореляції)? У мене виникають проблеми з його візуалізацією. r=0
Мітч

3
Я додав фігуру, що візуалізує розподіл. Схоже, стиснутий Гаусс злегка перекошений праворуч.
Лукас

22

Нехай є двовимірним нормальним PDF для зі стандартними маргіналами та кореляцією . Максимум CDF, за визначенням,fρ(X,Y)ρ

Pr(max(X,Y)z)=Pr(Xz, Yz)=zzfρ(x,y)dydx.

Біваріантний звичайний PDF симетричний (через відображення) навколо діагоналі. Таким чином, збільшення до додає дві смуги еквівалентної ймовірності до початкового напівнескінченного квадрата: верхній нескінченно мало товстий тоді як його відображений аналог, права смужка, єzz+dz(,z]×(z,z+dz](z,z+dz]×(,z] .

Малюнок

Щільність ймовірності правої смуги - це щільність на більша від загальної умовної ймовірності того, що знаходиться в смузі, . Умовний розподіл завжди нормальний, тому щоб знайти цю загальну умовну ймовірність нам потрібні лише середнє значення та дисперсія. Умовна середня при - прогнозування регресії а умовна дисперсія - "незрозуміла" дисперсія .XzYPr(Yz|X=z)YYXρXvar(Y)var(ρX)=1ρ2

Тепер, коли ми знаємо умовне середнє значення та дисперсію, умовний CDF заданий можна отримати, стандартизуючи і застосувавши стандартний Normal CDF :YXYΦ

Pr(Yy|X)=Φ(yρX1ρ2).

Оцінюючи це при і і помножуючи на щільність на (стандартний нормальний pdf ), дає щільність ймовірності другої (правої) смугиy=zX=zXzϕ

ϕ(z)Φ(zρz1ρ2)=ϕ(z)Φ(1ρ1ρ2z).

У подвоєнні це пояснюється рівноімовірною верхньою смугою, що дає PDF максимального значення як

ddzPr(max(X,Y)z)=2ϕ(z)Φ(1ρ1ρ2z).

Рекапітуляція

Я пофарбував фактори, щоб позначити їх походження: для двох симетричних смужок; для нескінченно малої ширини смуги; і для довжини смуги. Аргумент останнього, , є просто стандартизованою версією обумовлюється .2ϕ(z)Φ()1ρ1ρ2zY=zX=z


Чи можна це розширити до більш ніж двох стандартних нормальних змінних із заданою кореляційною матрицею?
А.Донда

1
@ A.Donda Так - але вираз ускладнюється. З кожним новим виміром виникає необхідність знову інтегруватися.
whuber
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.