Вибірковий розподіл радіусу 2D нормального розподілу


11

Однорядне нормальне розподіл із середньою та коваріаційною матрицею можна переписати у полярні координати з радіусом та кутом . Моє запитання: Який розподіл вибірки , тобто відстані від точки до розрахункового центру даною вибірковою коваріаційною матрицею ?μΣrθr^xx¯S

Передумови: Справжня відстань від точки до середньої слідує за розподілом Хойта . З власними значеннями з та , його параметр форми дорівнює , а його масштабним параметром є . Відомо, що функція кумулятивного розподілу є симетричною різницею між двома Q-функціями Маркума.rxμλ1,λ2Σλ1>λ2q=1(λ1+λ2)/λ2)1ω=λ1+λ2

Моделювання передбачає, що включення оцінок і S для μ і Σ у справжній cdf працює для великих зразків, але не для малих зразків. На наступній схемі показані результати за 200 разівх¯SмкΣ

  • імітуючи 20 2D нормальних векторів для кожної комбінації заданих q ( х ), ω (рядки) та квантилі (стовпці)
  • для кожного зразка, обчислення заданого квантиля спостережуваного радіуса г до ˉ хr^х¯
  • для кожного зразка, розрахунок квантиля від теоретичного Hoyt (2D нормального) CDF, так і з теоретичним Релєєм CDF після включення в оцінках зразків х¯ і S .

введіть тут опис зображення

Коли q наближається до 1 (розподіл стає круговим), оцінені кванти Хойта наближаються до оцінених квантів Релея, на які не впливає q. З ростом ω різниця між емпіричними квантовими та оціненими зростає, особливо в кінці розподілу.


1
У чому питання?
Іван

@ Джон Я виділив питання: "Який розподіл вибірки [радіусу] , тобто відстані від точки x до розрахункового центру ˉ x за матрицею узгодженості вибірки S ?" rхх¯S
каракал

Чому г , на відміну від ^ г 2 ? r^r2^
SomeEE

@MathEE г просто тому , що в літературі я НЕ знаю пов'язаний з розподілом (істинний) г , а ні (істинний) г 2 . Зауважте, що це не схоже на ситуацію з відстані махаланобіса, про яку йдеться в цьому питанні . Звичайно, результати для розподілу г 2 були б дуже бажані. r^rr2r^2
каракал

Відповіді:


7

Як ви вже згадували у своєму дописі, ми знаємо розподіл оцінки якщо нам дано μ, тому ми знаємо розподіл оцінки ^ r 2 t r u e істинного r 2 .rtrue^μrtrue2^r2

Хочемо знайти розподіл деxiвиражаються у вигляді векторів стовпців.

r2^=1Ni=1N(хi-х¯)Т(хi-х¯)
хi

Зараз ми робимо стандартний трюк

де(1)виникає з рівняння 1

rтrуе2^=1Ni=1N(хi-мк)Т(хi-мк)=1Ni=1N(хi-х¯+х¯-мк)Т(хi-х¯+х¯-мк)=[1Ni=1N(хi-х¯)Т(хi-х¯)]+(х¯-мк)Т(х¯-мк)(1)=r2^+(х¯-мк)Т(х¯-мк)
(1) і його транспозиція.
1Ni=1N(хi-х¯)Т(х¯-мк)=(х¯-х¯)Т(х¯-мк)=0

Зауважте, що - слід матриці коваріації вибірки S і ( ¯ x - μ ) T ( ¯ x - μ ) залежить лише від середнього зразка ¯ x . Таким чином, ми записали ^ r 2 t r u e = ^ r 2 + ( ¯ x - μ ) T ( ¯ x - μ )r2^S(х¯-мк)Т(х¯-мк)х¯

rтrуе2^=r2^+(х¯-мк)Т(х¯-мк)
як сума двох незалежних випадкових величин. Ми знаємо, що розподіли і ( ¯ x - μ ) T ( ¯ x - μ ), тому ми робимо за допомогою стандартного трюку, використовуючи, що характерні функції є мультиплікативними.rтrуе2^(х¯-мк)Т(х¯-мк)

Відредаговано, щоб додати:

це Хойт, тому він має pdf f ( ρ ) = 1 + q 2||хi-мк||

f(ρ)=1+q2qωρe(1+q2)24q2ωρ2IO(1q44q2ωρ2)
I00th

||xiμ||2

f(ρ)=121+q2qωe(1+q2)24q2ωρI0(1q44q2ωρ).

a=1q44q2ωb=(1+q2)24q2ωc=121+q2qω

||xiμ||2

{c(sb)2a2(sb)>a0 else

rtrue2^

{cN((s/Nb)2a2)N/2(s/Nb)>a0else
||x¯μ||2
{Nc(sNb)2(Na)2=c(s/Nb)2a2(s/Nb)>a0 else

r2^

{cN1((s/Nb)2a2)(N1)/2(s/Nb)>а0 ще.

r2^

g(ρ)=πNcN1Γ(N12)(2iaNρ)(2N)/2ebNρJN/21(iaNρ).

Дякую! Мені доведеться опрацювати деталі, перш ніж приймати.
каракал

rправда2^Хойт||х¯-мк||2N(0,1NΣ)r2^r2^Σт

Я відредагував свою відповідь на повну відповідь. Будь ласка, дайте мені знати, якщо ви згодні.
SomeEE

Σr2^S1Ni=1N(хi-х¯)ТS-1(хi-х¯). На жаль, ця сума завжди є1.
SomeEE

Дякуємо, що продовжуєте працювати над відповіддю! Я не впевнений у розподілі||хi-мк||2. Я не в змозі розібратися з цим аналітично, але швидким моделюваннямr2 дає інший розподіл, ніж Γ(q,ωq): R імітаційний код . Хоча цілком могло бути і те, що я правильно не розуміюΓ параметризація.
каракал
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.