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,...,XN∼IID Exp(β)
X(k)=β∑i=1kZin−i+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,...,Zn∼IID Exp(1)Wk=βZk+1/(n−k)
X¯≡βn∑k=1nX(k)=βn∑k=1n∑i=1kZin−i+1=βn∑i=1n∑k=inZin−i+1=βn∑i=1nZi.
Для полегшення нашого аналізу ми визначаємо кількість:
a≡t(n−k)n−t(n−k).
Для ми маємо:a>0
P(Wk⩾tX¯)=P(Zk+1n−k⩾tn∑i=1nZi)=P(nn−k⋅Zk+1⩾t∑i=1kZi)=P((nn−k−t)Zk+1⩾t∑i≠kZi)=P((nn−k−t)Z⩾tG)=P(Z⩾aG),
де і - незалежні випадкові величини. Для тривіального випадку, коли маємо . Для нетривіального випадку, коли маємо , а ймовірність зацікавлення:GZ∼Exp(1)G∼Ga(n−1,1)t⩾n/(n−k)P(Wk⩾tX¯)=0t<n/(n−k)a>0
P(Wk⩾tX¯)=∫0∞Ga(g|n−1,1)∫ag∞Exp(z|1)dzdg=∫0∞1Γ(n−1)gn−2exp(−g)∫ag∞exp(−z)dzdg=∫0∞1Γ(n−1)gn−2exp(−g)(1−exp(ag))dg=∫0∞1Γ(n−1)gn−2exp(−g)dg−∫0∞1Γ(n−1)gn−2exp(−(a+1)g)dg=1−(a+1)−(n−1)=1−(1−n−kn⋅t)n−1.
Ця відповідь є інтуїтивно розумною. Ця ймовірність суворо зменшується в , з одиничною ймовірністю, коли і нульовою ймовірністю, коли .t = 0 t = ntt=0t=nn−k