Яке співвідношення рівномірного та нормального розподілу?


11

Нехай Х слідує за рівномірним розподілом, а Y за нормальним розподілом. Що можна сказати про ХY ? Чи існує розподіл для цього?

Я знайшов співвідношення двох нормалей із середнім нулем Коші.


3
Для чого це варто, розподіл Y/Х називається косою розподілом . Я не знаю, чи має зворотна назва чи закриту форму.
Девід Дж. Харріс

2
А більший клас, до якого належать обидва, здається, розподілом співвідношення !
Нік Стаунер

7
@ DavidJ.Harris Зовсім так; +1. Я кілька разів бачив, як коса риса використовується в дослідженнях на стійкість. Можливо, Х/Y - як перевернута косою косою рисою - слід назвати " розподілом зворотної косої риси ".
Glen_b -Встановіть Моніку

1
@rrpp Ви маєте на увазі стандартну , або загальну U n i f o r m ( a , b ) ? Якщо остання, то нам потрібно знати, якщо a > 0 , a < 0 і т.д.Uнifоrм(0,1)Uнifоrм(а,б)а>0а<0
вовчить

1
дякую всім за відповіді. @ wolfies є U n i f o r m ( 0 , 1 ), а Y має позитивне середнє значенняXUniform(0,1)Y
rrpp

Відповіді:


13

Нехай випадкова величина з pdf f ( x ) :ХУніформа(а,б)f(х)

введіть тут опис зображення

де я припустив (це гніздо стандартного уніфікованого ( 0 , 1 ) випадку). [Якщо параметр a = 0 скажемо, різні результати будуть отримані , але процедура точно така ж. ]0<а<бУніформа(0,1)а<0

Далі, нехай , і W = 1 / Y з pdf g ( w ) :YN(мк,σ2)W=1/Yг(ш)

введіть тут опис зображення

Потім шукаємо pdf добутку , скажімо h ( v )V=ХWгод(v) , який задається:

введіть тут опис зображення

де я використовую mathStatica 'sTransformProduct функцію для автоматизації суворого gritties, і де Erfпозначає функцію помилки: http://reference.wolfram.com/language/ref/Erf.html

Готово.

Сюжети

Ось два сюжети PDF:

  • Сюжет 1: , σ = 1 , b = 3 ... і ... a = 0 , 1 , 2мк=0σ=1б=3а=0,1,2

введіть тут опис зображення

  • Сюжет 2: ,σ=1,a=0,b=1мк=0,12,1σ=1а=0б=1

введіть тут опис зображення

Монте-Карло чек

Ось коротка перевірка Монте-Карло у випадку "Сюжет 2", щоб переконатися, що помилки не проникли в:
,σ=1,a=0,b=1мк=12σ=1а=0б=1

введіть тут опис зображення

Синя лінія - це емпіричний формат pdf Монте-Карло, а червона пунктирна - теоретичний pdf вище. Виглядає чудово :)год(v)


3

Можна знайти розподіл з перших принципів, деXU[0,1]іYN(μ,σ2). Розглянемо сукупну функцію ймовірностіZ:Z=ХYХU[0,1]YN(мк,σ2)Z

ЖZ(z)=П(Zz)=П(ХYz)

Розглянемо два випадки і Y < 0 . Якщо Y > 0 , то XY>0Y<0Y>0 . Аналогічно, якщо Y < 0, то XХYzХzYY<0 .ХYzХzY

Тепер ми знаємо . Щоб знайти вищезгадану ймовірність, розглянемо випадки z > 0 і z < 0-<Z<z>0z<0 .

Якщо , то ймовірність може бути виражена інтеграцією спільного розподілу ( X , Y ) на нижче показану область. (використовуючи нерівності)z>0(Х,Y)

Інтеграційний регіон

ЖZ(z)=01х/zfY(у)гугх+01-0fY(у)гугх
fY(у)Y

Z

fZ(z)=ггz01[ЖY()-ЖY(хz)]гх=01z[ЖY()-ЖY(хz)]гх=01хz2fY(хz)гх=01х2πσz2досвід(-(хz-мк)22σ2)гх

Вищеописаний інтеграл можна оцінити за допомогою наступної послідовності перетворень:

  1. у=хz
  2. v=у-мк
  3. vv

fZ(z)=σ2π[досвід(-мк22σ2)-досвід(-(1z-мк)22σ2)]+мк[Φ(1z-мкσ)-Φ(-мкσ)]

Φ(х)z<0

Цю відповідь можна перевірити за допомогою моделювання. Наступний сценарій в R виконує це завдання.

n <- 1e7
mu <- 2
sigma <- 4

X <- runif(n)
Y <- rnorm(n, mean=mu, sd=sigma)

Z <- X/Y
# Constrain range of Z to allow better visualization 
Z <- Z[Z>-10]
Z <- Z[Z<10] 

# The actual density 
hist(Z, breaks=1000, xlim=c(-10,10), prob=TRUE)

# The theoretical density
r <- seq(from=-10, to=10, by=0.01)
p <- sigma/sqrt(2*pi)*( exp( -mu^2/(2*sigma^2)) - exp(-(1/r-mu)^2/(2*sigma^2)) ) + mu*( pnorm((1/r-mu)/sigma) - pnorm(-mu/sigma) )

lines(r,p, col="red")

Ось кілька графіків для підтвердження:

  1. YN(0,1) Перевірка 1
  2. YN(1,1) Перевірте 2
  3. уN(1,2) Перевірте 3

z=0


1
+1 Дуже приємно! Виведення з основних принципів завжди задовольняє, а графіка допомагає читачеві миттєво зрозуміти, що ти робиш.
whuber

2


YY=N(7,1)хв(Y)>1N1МY<1ХYY<0set.seed(1);x=rbeta(10000000,1,1)/rnorm(10000000,7);hist(x,n=length(x)/50000)
runif

введіть тут опис зображення


2
крайні хвости зменшують щільність. Поширення скоріше нагадує Коші. (З цікавості, чому б не використати runif? Це здається ідіоматичним і, здається, також швидшим)
Glen_b -Встановіть Моніку,

Тому що я все ще не знаю так багато про R, мабуть! :) Дякую за пораду!
Нік Стаунер

1
ніяких турбот. Різниця в швидкості не така велика, але з 10 ^ 7 елементами достатньо, щоб помітити. Ви можете виявити гістограму, яку варто подивитися ( hist(x,n=length(x),xlim=c(-10,10))) (приблизно 96% розповсюдження, здається, знаходиться в цих межах)
Glen_b -Встановити Моніку,

1
Оце Так! Звичайно, досить. Боюся, що ці графіки щільності є досить оманливими! Я відредагую в цій гістограмі ...
Нік Стаунер

1
О, гаразд. Не хвилюйтесь. У такому випадку ви можете зробити nclass багато чого менше. Я думаю, що в ідеалі смуги повинні бути дуже вузькими, але не лише чорними лініями.
Glen_b -Встановіть Моніку
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.