Виявляється, стаття про Econometrica Кеннета Малого та Харві Розена показала це в 1981 році, але у дуже спеціалізованому контексті, тому результат вимагає багато копання, не кажучи вже про деяку підготовку з економіки. Я вирішив довести це способом, який вважаю більш доступним.
Доведення : Нехай - кількість альтернатив. Залежно від значень вектора , функція приймає різні значення. По-перше, зосередьтеся на значеннях такі, що . Тобто, ми будемо інтегрувати через множину :Jϵ={ϵ1,...,ϵJ}maxi(δi+ϵi)ϵmaxi(δi+ϵi)=δ1+ϵ1δ1+ϵ1M1≡{ϵ:δ1+ϵ1>δj+ϵj,j≠1}
Eϵ∈M1[maxi(δi+ϵi)]=∫∞−∞(δ1+ϵ1)f(ϵ1)[∫δ1+ϵ1−δ2−∞...∫δ1+ϵ1−δJ−∞f(ϵ2)...f(ϵJ)dϵ2...dϵJ]dϵ1=∫∞−∞(δ1+ϵ1)f(ϵ1)(∫δ1+ϵ1−δ2−∞f(ϵ2)dϵ2)...(∫δ1+ϵ1−δJ−∞f(ϵJ)dϵJ)dϵ1=∫∞−∞(δ1+ϵ1)f(ϵ1)F(δ1+ϵ1−δ2)...F(δ1+ϵ1−δJ)dϵ1
Вищенаведений термін є першим з таких термінів у . Зокрема,JE[maxi(δi+ϵi)]
E[maxi(δi+ϵi)]=∑iEϵ∈Mi[maxi(δi+ϵi)].
Тепер ми застосуємо функціональну форму розподілу Гумбеля. Це дає
===Eϵ∈Mi[maxi(δi+ϵi)]=∫∞−∞(δi+ϵi)eμ−ϵie−eμ−ϵi∏j≠ie−eμ−ϵi+δj−δidϵi∫∞−∞(δi+ϵi)eμ−ϵi∏je−eμ−ϵi+δj−δidϵi∫∞−∞(δi+ϵi)eμ−ϵiexp{∑j−eμ−ϵi+δj−δi}dϵi∫∞−∞(δi+ϵi)eμ−ϵiexp{−eμ−ϵi∑jeδj−δi}dϵi
де другий крок походить від збору одного з термінів у добуток, поряд з тим, що якщо .δj−δi=0i=j
Тепер визначимо і зробимо підстановку , так що та . Зауважте, що як наближається до нескінченності, наближається до 0, а як наближається до негативної нескінченності, наближається до нескінченності. Di≡∑jeδj−δix=Dieμ−ϵidx=−Dieμ−ϵidϵi⇒−dxDi=eμ−ϵidϵiϵi=μ−log(xDi)ϵixϵix
==Eϵ∈Mi[maxi(δi+ϵi)]=∫0∞(δi+μ−log[xDi])(−1Di)exp{−x}dx1Di∫∞0(δi+μ−log[xDi])e−xdxδi+μDi∫∞0e−xdx−1Di∫∞0log[x]e−xdx+log[Di]Di∫∞0e−xdx
Функція Gamma визначається як . Для значень які є натуральними цілими числами, це еквівалентно, тому . Крім того, відомо, що константа Ейлера – задовольняєΓ(t)=∫∞0xt−1e−xdxtΓ(t)=(t−1)!Γ(1)=0!=1γ≈0.57722
γ=−∫∞0log[x]e−xdx.
Застосування цих фактів дає
Eϵ∈Mi[maxi(δi+ϵi)]=δi+μ+γ+log[Di]Di
Потім ми підсумовуємо щоб отриматиi
E[maxi(δi+ϵi)]=∑iδi+μ+γ+log[Di]Di
Нагадаємо, що . Зауважте, що ймовірність вибору знайомих є , або іншими словами . Також зауважте, що . Тоді маємоDi=∑jeδj−δi=∑jeδjeδiPi=eδi∑jδjDiPi=1/Di∑iPi=1
E[maxi(δi+ϵi)]======∑iPi(δi+μ+γ+log[Di])(μ+γ)∑iPi+∑iPiδi+∑iPilog[Di]μ+γ+∑iPiδi+∑iPilog[∑jeδjeδi]μ+γ+∑iPiδi+∑iPilog[∑jeδj]−∑iPilog[eδi]μ+γ+∑iPiδi+log[∑jeδj]∑iPi−∑iPiδiμ+γ+log[∑jexp{δj}].
QED