Що означає відношення розподілу проміжку та вибірки?


10

Нехай - вибірка iid експоненціальних випадкових величин із середнім , і нехай - статистика порядку з цього зразка. Нехай .X1,,XnβX(1),,X(n)X¯=1ni=1nXi

Визначте проміжкиМожна показати, що кожен також є експоненціальним, із середнім значенням .

Wi=X(i+1)X(i)  1in1.
Wiβi=βni

Питання: Як би я міг шукати , де відомий і негативний?P(WiX¯>t)t

Спроба: я знаю, що це дорівнює . Тож я використав закон повної ймовірності на зразок: 1FWi(tX¯)

P(Wi>tX¯)=1FWi(tX¯)=10FWi(ts)fX¯(s)ds,

що перетворюється на безлад, але я думаю, що простежується інтеграл.

Я тут на правильному шляху? Чи дійсно це використання Закону сумарної ймовірності?

Іншим підходом може бути розгляд розподілу різниці:

P(WitX¯>0)

Або навіть суми:

P(WitX¯>0)=P((X(i+1)X(i))+tn(X(1)++X(n)))

Рішення експоненціальної справи було б чудовим, але ще кращим було б якесь загальне обмеження розподілу. Або принаймні його моменти, яких було б достатньо, щоб дати мені нерівності Чебишева та Маркова.


Оновлення: ось інтеграл від першого методу:

10(1exp(tsβi))(1Γ(n)βnsn1exp(βs))ds10(1exp((ni)tsβ))(1Γ(n)βnsn1exp(βs))ds

Я трохи погрався з цим і не знаю, куди з цим піти.


1
Інтеграл, який ви отримаєте, виглядає досить просто після розподілу дужок. Після зміни змінних, схоже, ви отримаєте деякі гамма-функції.
Алекс Р.

@ Алекс дійсно це робить, але після проходження на півдорозі я почав підозрювати, що він не буде обмежений між 0 і 1. Я більше шукаю підтвердження того, що я правильно встановив проблему. Якщо я застряг у інтегралі самого себе, я запитаю на Math.SE
shadowtalker

Відповіді:


6

Складність у вас полягає в тому, що у вас подія, що стосується незалежних випадкових змінних. Проблему можна спростити і вирішити, маніпулюючи подією, щоб вона порівнювала незалежні кроки. Для цього спочатку зазначимо, що для кожна статистика замовлень може бути записана як:X1,...,XNIID Exp(β)

X(k)=βi=1kZini+1,

де (див., наприклад, Renyi 1953, David and Nagaraja 2003). Це дозволяє нам записати і ми можемо записати середнє значення вибірки як:W k = β Z k + 1 / ( n - k )Z1,Z2,...,ZnIID Exp(1)Wk=βZk+1/(nk)

X¯βnk=1nX(k)=βnk=1ni=1kZini+1=βni=1nk=inZini+1=βni=1nZi.

Для полегшення нашого аналізу ми визначаємо кількість:

at(nk)nt(nk).

Для ми маємо:a>0

P(WktX¯)=P(Zk+1nktni=1nZi)=P(nnkZk+1ti=1kZi)=P((nnkt)Zk+1tikZi)=P((nnkt)ZtG)=P(ZaG),

де і - незалежні випадкові величини. Для тривіального випадку, коли маємо . Для нетривіального випадку, коли маємо , а ймовірність зацікавлення:GZExp(1)GGa(n1,1)tn/(nk)P(WktX¯)=0t<n/(nk)a>0

P(WktX¯)=0Ga(g|n1,1)agExp(z|1)dzdg=01Γ(n1)gn2exp(g)agexp(z)dzdg=01Γ(n1)gn2exp(g)(1exp(ag))dg=01Γ(n1)gn2exp(g)dg01Γ(n1)gn2exp((a+1)g)dg=1(a+1)(n1)=1(1nknt)n1.

Ця відповідь є інтуїтивно розумною. Ця ймовірність суворо зменшується в , з одиничною ймовірністю, коли і нульовою ймовірністю, коли .t = 0 t = ntt=0t=nnk

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.