Незалежність статистики від розподілу гамми


9

НехайX1,...,Xnбути випадковою вибіркою з розподілу гами .Gamma(α,β)

Нехай і - середня вибірка та дисперсія вибірки відповідно.X¯S2

Потім доведіть або спростуйте, що і є незалежними.X¯S2/X¯2


Моя спроба: оскільки , нам потрібно перевірити незалежність і , але як я повинен встановити незалежність між ними?S2/X¯2=1n−1∑i=1n(XiX¯−1)2X¯(XiX¯)i=1n


2
Розглянемо спільне перетворення Лапласа суми U:=∑iXi і вектор W пропорцій Wi:=Xi/U. Це єE{exp⁡[−tU−z⊤W]}; ви можете показати, що це добуток функціїt і функція z.
— Ів

@Yves Чи можете ви перевірити мою відповідь, розміщену нижче?
— bellcircle

Відповіді:


4

Існує мила, проста, інтуїтивно очевидна демонстрація інтегралу α. Він покладається лише на добре відомі властивості рівномірного розподілу, розподілу Гамми, Пуассонових процесів та випадкових змінних і йде так:

  1. Кожен Xi - час очікування до α виникають точки процесу Пуассона.

  2. Сума Y=X1+X2+⋯+Xn тому час очікування до nαточки цього процесу трапляються. Назвемо ці моментиZ1,Z2,…,Znα.

  3. Умовно на Y, перший nα−1 бали незалежно рівномірно розподіляються між собою 0 і Y.

  4. Тому співвідношення Zi/Y, i=1,2,…,nα−1 незалежно рівномірно розподілені між собою 0 і 1. Зокрема, їх розподіл не залежить відY.

  5. Отже, будь-яка (вимірювана) функція Zi/Y не залежить від Y.

  6. Серед таких функцій є

    X1/Y=Z[α]/YX2/Y=Z[2α]/Y−Z[α]/Y…Xn−1/Y=Z[(n−1)α]/Y−Z[(n−2)α]/YXn/Y=1−Z[(n−1)α]/Y
    (де дужки []Позначать порядкові статистики зZi).

На даний момент просто зауважте це S2/X¯2 можна записати явно як (вимірювану) функцію Xi/Y і тому є незалежним від X¯=Y/n.


3

Ви хочете довести, що це означає X¯ і n rv.s Xi/X¯ є незалежними, або рівнозначно, що сума U:=∑Xi і n співвідношення Wi:=Xi/Uє незалежними. Ми можемо довести трохи більш загальний результат, припустивши, щоXi мають, можливо, різні форми αi, але такого ж масштабу β>0 які можна припустити β=1.

Розглянемо спільне перетворення Лапласа U і W=[Wi]i=1n тобто

ψ(t,z):=E{exp⁡[−tU−z⊤W}=E{exp⁡[−t∑iXi−∑iziXiU]}
Це виражається як n-розмірний інтеграл над (0,∞)n
Cst∫exp⁡[−(1+t)(x1+⋯+xn)−z1x1+⋯+znxnx1+⋯+xn]x1α1−1…xnαn−1dx
де константа відносно x. Якщо ми введемо нові змінні під інтегральним знаком, встановивши y:=(1+t)x, ми легко бачимо, що інтеграл можна записати як добуток двох функцій, одна залежно від t інший залежно від вектора z. Це доводить цеU і W є незалежними.

Відмова від відповідальності . Це питання стосується теореми Лукача про пропорційну незалежність , звідси до статті Євгена Лукача «Характеристика розподілу гамми» . Я щойно витягнув тут відповідну частину цієї статті (а саме стор. 324), із деякими змінами у позначеннях. Я також замінив використання характерної функції на перетворення Лапласа, щоб уникнути змін змінних, що включають складні числа.


1
(+1) Документ щодо характеристики розподілу гамми.
— StubbornAtom

1

Дозволяє U=∑iXi. Зауважте, що(Xi/U)i є допоміжною статистикою β, тобто її розподіл не залежить від β.

З тих пір U є повною достатньою статистикою β, це незалежно від (Xi/U)i за теоремою Басу, тому висновок випливає.

Я не впевнений у побудові допоміжної статистики, оскільки вона є незалежною лише від β, не α.


Добре. Теорему можна використовуватиαрозглядається як фіксований, враховуючи однопараметричну статистичну модель
— Ів
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.