Коли функція біноміального розподілу вище / нижче її граничної функції розподілу Пуассона?


30

Нехай позначає функцію розподілу біномів (DF) з параметрами і оціненими за : \ початок {рівняння} B (n, p, r) = \ sum_ {i = 0} ^ r \ binom {n} {i} p ^ i (1-p) ^ {ni}, \ end {рівняння } і нехай F (\ nu, r) позначає DF Пуассона з параметром a \ in \ mathbb R ^ +, обчисленим при r \ in \ {0,1,2, \ ldots \} : \ begin {рівняння} F (a , r) = e ^ {- a} \ sum_ {i = 0} ^ r \ frac {a ^ i} {i!}. \ end {рівняння}B(n,p,r)n∈Np∈(0,1)r∈{0,1,…,n}F(ν,r)a∈R+r∈{0,1,2,…}F(a,r)=e-ar ∑ i=0ai

B(n,p,r)=∑i=0r(ni)pi(1−p)n−i,
F(ν,r)a∈R+r∈{0,1,2,…}
F(a,r)=e−a∑i=0raii!.

Розглянемо p→0 , і нехай n визначається як ⌈a/p−d⌉ , де d - константа порядку 1 . Оскільки np→a , функція B(n,p,r) сходиться до F(a,r) для всіх r , як добре відомо.

З вищенаведеним визначенням для n мені цікаво визначити значення a для яких

B(n,p,r)>F(a,r)∀p∈(0,1),
і аналогічно тим, для яких
B(n,p,r)<F(a,r)∀p∈(0,1).
Я був в змозі довести , що перша нерівність має місце для істотно менше , ніж г ; більш конкретно, для нижче певного пов'язаного г (г) , з г (г) <г . Аналогічним чином , друга нерівність має місце для в достатній мірі більше , ніж г , тобто для аarag(r)g(r)<raraбільший, ніж певний зв'язаний h(r) , при h(r)>r . (Вирази Меж g(r) і h(r) НЕ мають ніякого відношення тут. Я буду надавати детальну інформацію для всіх зацікавлених осіб .) Однак чисельні результати свідчать про те, що ці нерівності менш жорстких кордонів, тобто, для ближче до r, ніж я можу довести.ar

Отже, я хотів би знати, чи існує якась теорема чи результат, який встановлює, за яких умов дотримується кожна нерівність (для всіх p ); тобто, коли біноміальний DF гарантується вище / нижче його граничного Пуассона DF. Якщо такої теореми не існує, будь-яка ідея чи покажчик у правильному напрямку були б вдячні.

Зауважте, що подібне питання, сформульоване як неповне бета-і гамма-функцій, було розміщене на сайті math.stackexchange.com, але не отримало відповіді.


6
Це цікаве питання, хоча я думаю, що це допомогло б з’ясувати декілька речей, зокрема, які саме «рухомі частини», а які - ні. Здається, ви хочете пов'язану, яка рівномірно тримається в для кожного фіксованого . Але яка тут роль ? Це не повинно мати великого значення, але чи потрібно введення? Одним із підходів може бути розгляд речей з точки зору очікування процесу Пуассона та з’єднання їх з пов’язаними геометричними часом очікування (через взяття верхньої частини кожного) для вашої біноміальної випадкової величини. Але це може не принести єдиної межі, яку ви шукаєте. р дp rd
— кардинал

1
@cardinal Дякуємо, що знайшли час. Так, я хочу, щоб прив'язка була рівномірною в p. Усі інші параметри є фіксованими (але вибірними). - лише один такий вільний параметр. Наприклад, одним з гіпотетичних результатів може бути такий: "Для будь-якого природного перевищує і будь-якого , перша нерівність має місце для всіх і для всіх , а другий справедливо для всіх і для всіх .r 2 d ∈ ( - 1 , 1 ) a < r - √dr2d∈(−1,1) p∈(0,1)a>r+ √a<r−rp∈(0,1) p∈(0,1)a>r+rp∈(0,1)
— Луїс Мендо,

1
Існує теорія Штейна Чень, яка оцінює помилки, коли ви використовуєте poisson rv для оцінки суми не потрібних незалежних змінних Bernoulli. Не впевнений у своєму питанні.
— Втрачено1

Для скінченних розподіл біномів закриває опору зверху. Її розмір може бути вибраний (вибравши ), але він закритий. З іншого боку, розповсюдження Пуассона має необмежену підтримку. Оскільки ми дивимося на CDF, для будь-яких кінцевих завжди буде для будь-яких допустимих значень . Тож умови для 2-ї нерівності, яку виконує ОП, завжди включатимуть, принаймні, "для ..."n n B ( n , p , r = n ) = 1 > F ( a , n ) p , a r < nnnn
B(n,p,r=n)=1>F(a,n)
p,ar<n
— Алекос Пападопулос,

Дивіться відповідь Діда
— Алекс Р.

Відповіді:


1

Що стосується наступного:

  • середнє значення двочленного розряду -np

  • дисперсіяnp(1−p)

  • середнє значення пуассона - , яке ми можемо уявити якn × pλn×p

  • дисперсія Пуассона така ж, як середня

Тепер, якщо Пуассон є межею двочлена з параметрами і , таким, що збільшується до нескінченності, а зменшується до нуля, тоді як їх добуток залишається постійним, то припускаючи, що і не конвергуються у відповідні межі, вираз завжди більший, ніж , тому дисперсія двочлена менша, ніж у Пуассона. Це означало б, що Біноміал знаходиться внизу в хвостах і вище в інших місцях.p n p n p n p n p ( 1 - p )npnpnpnpnp(1−p)


Дякую за ваш внесок. Мені здається, що це питання не вдається вирішити, оскільки (1) ОП зацікавлена ​​у ФДР, а не в PDF. (2) Він просить кількісну відповідь.
— whuber
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.