Студент t як суміш гаусса


23

Використовуючи t-розподіл студента з градусів свободи, параметр розташування та параметр шкали має щільністьl sк>0лс

Γ(к+12)Γ(к2кπс2){1+к-1(х-лс)}-(к+1)/2,

як показати, що розподіл Стьюдента може бути записаний як суміш гауссових розподілів, пропустивши , та інтегруючи щільність суглоба щоб отримати граничну щільність ? Які параметри отриманого -розподілу як функції ?X ∼ N ( μ , σ 2 ) τ = 1 / σ 2 ∼ Γ ( α , β ) f ( x , τ | μ ) f ( x | μ ) t μ , α , βтХ∼N(мк,σ2)τ=1/σ2∼Γ(α,β)f(х,τ|мк)f(х|мк)тмк,α,β

Я загубився в обчисленні, інтегруючи спільну умовну щільність з розподілом Гамма.

Відповіді:


31

PDF звичайного розповсюдження є

fмк,σ(х)=12πσе-(х-мк)22σ2гх

але з точки зору це такτ=1/σ2

gμ,τ(x)=τ2πe−τ(x−μ)22dx.

PDF-дистрибутив Gamma є

hα,β(τ)=1Γ(α)e−τβτ−1+αβ−αdτ.

Тому їхній продукт, трохи спрощений з легкої алгебри, є

fμ,α,β(x,τ)=1βαΓ(α)2πe−τ((x−μ)22+1β)τ−1/2+αdτdx.

Внутрішня його частина очевидно має вигляд , що робить її кратною функцією Gamma при інтеграції за весь діапазон τ = 0 до τ = ∞ . Цей інтеграл, таким чином, є безпосереднім (отримується знанням інтегралу розподілу Гамми є єдністю), що дає граничне розподілexp⁡(−constant1×τ)×τconstant2dττ=0τ=∞

fμ,α,β(x)=βΓ(α+12)2πΓ(α)1(β2(x−μ)2+1)α+12.

Намагаючись відповідати шаблоном , відведений для розподілу показує , є помилка в питанні: PDF для розподілу Стьюдента Студентського фактично пропорційнийt

1ks(11+k−1(x−ls)2)k+12

(потужність дорівнює 2 , а не 1 ). Відповідність доданків вказує на k = 2 α , l = μ , s = 1 / √(x−l)/s21k=2αl=μ .s=1/αβ


Зауважте, що для цього виведення не потрібне обчислення: все було справою пошуку формул PDF-файлів Normal і Gamma, проведення деяких тривіальних алгебраїчних маніпуляцій із залученням продуктів та потужностей, а також узгодження зразків в алгебраїчних виразах (у тому порядку).


10
Натхненний цією відповіддю, я зробив анімацію розподілу t як суміш звичайних розподілів. Він доступний тут: sumsar.net/blog/2013/12/t-as-a-mixture-of-normals
— Rasmus Bååth

1
@whuber: З технічної точки зору, для такого виду зіставлення завжди існує неявне використання числення в визнанні того, що ви можете інтегрувати щільність гамми, використовуючи відому їй інтегральну форму. (Це еквівалент статистики приховувати брокколі, змішуючи її з м'ясом і картоплею.) Розумний спосіб приховати обчислення!
— Відновіть Моніку

1

Я не знаю кроків розрахунку, але я знаю результати якоїсь книги (не можу пригадати, яку з них ...). Я звичайно тримаю це на увазі безпосередньо ... :-) Студента розподіл з до свободи ступеня можна розглядати як нормальний розподіл з дисперсією суміші Y , де Y виходить протилежне гамма - розподіл. Точніше, X ~ t ( k ) , X = √ткYYХt(k)Х *Φ, деY~IG(k/2,k/2),Φє нормальним нормальним rv. Я сподіваюся, що це могло б вам допомогти в якомусь сенсі.YΦYIG(k/2,к/2)Φ


0

Для спрощення вважаємо середнім 0 . Використовуючи представлення, ми показуємо результат для цілих ступенів свободи.

1/τХ=Y
еквівалентний гауссовій суміші з попередньою: обумовленаτ,Y- гауссова з точністюτ, а попередняτє бажаною. Тоді залишається показати, що1/τХ- t-розподіл. Можна записати
τ∼Γ(α,β)∼β2Γ(α,2)∼β2χ2(2α)
використовуючи добре відомий результат про гамми та Chi-квадрати (розкласти гаму як суму експоненцій і об'єднати експоненти до нормалей до квадратів Chi). Це в свою чергу означає, що
Y∼Х1(β/2)χ2(2α)
=Хαβχ2α2/(2α)
що є масштабним t прик=2αіс=1/αβ за дисперсією t. Ми можемо переглянути своє представництво вмкілслідував за цим.

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.