กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 6 นาที

การแจกจ่ายของกุมาราสวามี

การกระจายอย่างต่อเนื่อง

ในความน่าจะเป็นและสถิติการแจกแจงแบบขอบเขตคู่ของ Kumaraswamyเป็นตระกูลของการแจกแจงความน่าจะเป็นแบบต่อเนื่องที่กำหนดบนช่วง (0,1) คล้ายกับการแจกแจงเบต้าแต่ใช้งานง่ายกว่ามาก...

การแจกจ่ายของกุมาราสวามี

กุมาราสวามี
ฟังก์ชันความหนาแน่นความน่าจะเป็น
ฟังก์ชันความหนาแน่นความน่าจะเป็น
ฟังก์ชันการกระจายสะสม
ฟังก์ชันการกระจายสะสม
พารามิเตอร์เอ>0{\displaystyle a>0\,}(จริง)>0{\displaystyle b>0\,}(จริง)
สนับสนุนx(0,1){\displaystyle x\in (0,1)\,}
พีดีเอxเอ1(1xเอ)1{\displaystyle abx^{a-1}(1-x^{a})^{b-1}\,}
ซีดีเอฟ1(1xเอ){\displaystyle 1-(1-x^{a})^{b}}
ควอนไทล์(1(1คุณ)1)1เอ{\displaystyle (1-(1-u)^{\frac {1}{b}})^{\frac {1}{a}}}
หมายถึงΓ(1+1เอ)Γ()Γ(1+1เอ+){\displaystyle {\frac {b\Gamma (1+{\tfrac {1}{a}})\Gamma (b)}{\Gamma (1+{\tfrac {1}{a}}+b)}}\,}
ค่ามัธยฐาน(121/)1/เอ{\displaystyle \left(1-2^{-1/b}\right)^{1/a}}
โหมด(เอ1เอ1)1/เอ{\displaystyle \left({\frac {a-1}{ab-1}}\right)^{1/a}}สำหรับเอ1,1,(เอ,)(1,1){\displaystyle a\geq 1,b\geq 1,(a,b)\neq (1,1)}
ความแปรปรวน (ซับซ้อน - โปรดดูรายละเอียดในเนื้อหา)
ความเบี่ยงเบน (ซับซ้อน - โปรดดูรายละเอียดในเนื้อหา)
ความโค้งส่วนเกิน (ซับซ้อน - โปรดดูรายละเอียดในเนื้อหา)
เอนโทรปี(11)+(11เอ)ชมln(เอ){\displaystyle \left(1\!-\!{\tfrac {1}{b}}\right)+\left(1\!-\!{\tfrac {1}{a}}\right)H_{b}-\ln(ab)}

ในความน่าจะเป็นและสถิติการแจกแจงแบบขอบเขตคู่ของ Kumaraswamyเป็นตระกูลของการแจกแจงความน่าจะเป็นแบบต่อเนื่องที่กำหนดบนช่วง (0,1) คล้ายกับการแจกแจงเบต้าแต่ใช้งานง่ายกว่ามาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการศึกษาการจำลอง เนื่องจากฟังก์ชันความหนาแน่นความน่าจะเป็น ฟังก์ชันการแจกแจงสะสมและฟังก์ชันควอนไทล์สามารถแสดงในรูปแบบปิดได้การแจกแจงนี้ได้รับการเสนอครั้งแรกโดยPoondi Kumaraswamy [ 1 ]สำหรับตัวแปรที่มีขอบเขตล่างและขอบเขตบนด้วยการขยายตัวเป็นศูนย์ ในบทความแรกของการแจกแจงนี้ ขอบเขตล่างตามธรรมชาติของศูนย์สำหรับปริมาณน้ำฝนได้รับการจำลองโดยใช้ความน่าจะเป็นแบบไม่ต่อเนื่อง เนื่องจากปริมาณน้ำฝนในหลายพื้นที่ โดยเฉพาะในเขตร้อน มีความน่าจะเป็นที่ไม่เป็นศูนย์อย่างมีนัยสำคัญ ความน่าจะเป็นแบบไม่ต่อเนื่องนี้เรียกว่าการขยายตัวเป็นศูนย์ ต่อมาได้มีการขยายไปสู่การขยายตัวที่ปลายทั้งสองด้าน [0,1] ในงานของ Fletcher และ Ponnambalam [ 2 ]ตัวอย่างที่ดีสำหรับการขยายตัวที่ปลายทั้งสองด้านคือความน่าจะเป็นของอ่างเก็บน้ำที่เต็มและว่างเปล่า และมีความสำคัญต่อการออกแบบอ่างเก็บน้ำ

ลักษณะเฉพาะ

ฟังก์ชันความหนาแน่นความน่าจะเป็น

ฟังก์ชันความหนาแน่นความน่าจะเป็นของการแจกแจง Kumaraswamy โดยไม่พิจารณาอัตราเงินเฟ้อคือ

เอฟ(x;เอ,)=เอxเอ1(1xเอ)1,  ที่ไหน  x(0,1),{\displaystyle f(x;a,b)=abx^{a-1}{(1-x^{a})}^{b-1},\ \ {\mbox{โดยที่}}\ \ x\in (0,1),}

โดยที่aและb เป็น พารามิเตอร์รูปร่างที่ไม่เป็นลบ

ฟังก์ชันการกระจายสะสม

ฟังก์ชันการกระจายสะสมคือ

เอฟ(x;เอ,)=0xเอฟ(ξ;เอ,)ξ=1(1xเอ). {\displaystyle F(x;a,b)=\int _{0}^{x}f(\xi ;a,b)d\xi =1-(1-x^{a})^{b}.\ }

ฟังก์ชันควอนไทล์

ฟังก์ชันการกระจายสะสมผกผัน (ฟังก์ชันควอนไทล์) คือ

เอฟ1(y;เอ,)=(1(1y)1)1เอ. {\displaystyle F^{-1}(y;a,b)=(1-(1-y)^{\frac {1}{b}})^{\frac {1}{a}}.\ }

การขยายไปสู่การรองรับช่วงเวลาใดๆ

ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด การแจกแจงจะมีช่วงค่า (0,1) ในรูปแบบทั่วไปมากขึ้น ตัวแปรx ที่ถูกทำให้เป็นมาตรฐาน จะถูกแทนที่ด้วยตัวแปรz ที่ไม่ได้เลื่อนหรือปรับขนาด โดยที่:

x=zzนาทีzสูงสุดzนาที,zนาทีzzสูงสุด.{\displaystyle x={\frac {z-z_{\text{min}}}{z_{\text{max}}-z_{\text{min}}}},\qquad z_{\text{min}}\leq z\leq z_{\text{สูงสุด}}.\,\!}

คุณสมบัติ

โมเมนต์ดิบของการกระจาย Kumaraswamy จะแสดงดังนี้: [ 3 ] [ 4 ]

n=Γ(1+n/เอ)Γ()Γ(1++n/เอ)=บี(1+n/เอ,){\displaystyle m_{n}={\frac {b\Gamma (1+n/a)\Gamma (b)}{\Gamma (1+b+n/a)}}=bB(1+n/a,b)\,}

โดยที่Bคือฟังก์ชันเบต้าและ Γ(.) แทนฟังก์ชันแกมมาค่าความแปรปรวน ค่าความเบี่ยงเบนและค่าความโค้งส่วนเกินสามารถคำนวณได้จากค่าโมเมนต์ดิบเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ค่าความแปรปรวนคือ:

σ2=212.{\displaystyle \sigma ^{2}=m_{2}-m_{1}^{2}.}

เอนโทรปีของแชนนอน (ในหน่วยนาโน) ของการแจกแจงคือ: [ 5 ]

ชม=(11เอ)+(11)ชมln(เอ){\displaystyle H=\left(1\!-\!{\tfrac {1}{a}}\right)+\left(1\!-\!{\tfrac {1}{b}}\right)H_{b}-\ln(ab)}

ที่ไหนชมฉัน{\displaystyle H_{i}}คือฟังก์ชันเลขฮาร์มอนิก

ความสัมพันธ์กับการแจกแจงเบต้า

การแจกแจง Kumaraswamy เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการแจกแจง Beta [ 6 ] สมมติว่าX เป็นตัวแปรสุ่มที่มี การแจกแจง Kumaraswamy โดยมีพารามิเตอร์aและbจากนั้นX จะเป็น รากที่ aของตัวแปรสุ่มที่มีการแจกแจง Beta ที่กำหนดไว้อย่างเหมาะสม กล่าวอย่างเป็นทางการมากขึ้น ให้Y แทน ตัวแปรสุ่ม ที่มีการแจกแจง Betaโดยมีพารามิเตอร์α=1{\displaystyle \alpha =1}และเบต้า={\displaystyle \beta =b}ความสัมพันธ์ระหว่าง X และY เป็นดังนี้

Xเอ,=วาย1,1/เอ,{\displaystyle X_{a,b}=Y_{1,b}^{1/a},}

โดยมีการกระจายอย่างเท่าเทียมกัน

พี{Xเอ,x}=0xเอทีเอ1(1ทีเอ)1ที=0xเอ(1ที)1ที=พี{วาย1,xเอ}=พี{วาย1,1/เอx}.{\displaystyle \operatorname {P} \{X_{a,b}\leq x\}=\int _{0}^{x}abt^{a-1}(1-t^{a})^{b-1}dt=\int _{0}^{x^{a}}b(1-t)^{b-1}dt=\operatorname {P} \{Y_{1,b}\leq x^{a}\}=\operatorname {P} \{Y_{1,b}^{1/a}\leq x\}.}

เราอาจนำเสนอการแจกแจงแบบ Kumaraswamy ทั่วไปได้โดยพิจารณาตัวแปรสุ่มในรูปแบบ วายα,เบต้า1/γ{\displaystyle Y_{\alpha ,\beta }^{1/\gamma }}, กับγ>0{\displaystyle \gamma >0}และที่ไหนวายα,เบต้า{\displaystyle Y_{\อัลฟา ,\เบต้า }} หมายถึงตัวแปรสุ่มที่มีการแจกแจงแบบเบต้า โดยมีพารามิเตอร์α{\displaystyle \alpha }และเบต้า{\displaystyle \beta }ค่าโมเมนต์ดิบของการแจกแจงทั่วไปของ Kumaraswamy มีดังนี้:

n=Γ(α+เบต้า)Γ(α+n/γ)Γ(α)Γ(α+เบต้า+n/γ).{\displaystyle m_{n}={\frac {\Gamma (\alpha +\beta )\Gamma (\alpha +n/\gamma )}{\Gamma (\alpha )\Gamma (\alpha +\beta +n/\gamma )}}}

โปรดทราบว่าเราสามารถเรียกคืนการตั้งค่าโมเมนต์ดั้งเดิมได้α=1{\displaystyle \alpha =1},เบต้า={\displaystyle \beta =b}และγ=เอ{\displaystyle \gamma =a}อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว ฟังก์ชันการกระจายสะสมไม่มีคำตอบในรูปแบบปิด

  • ถ้าX~กุมาราสวามี(1,1){\displaystyle X\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(1,1)\,}แล้วX~ยู(0,1){\displaystyle X\sim U(0,1)\,}( การแจกแจงแบบสม่ำเสมอ )
  • ถ้าX~ยู(0,1){\displaystyle X\sim U(0,1)\,} แล้ว(1X1)1เอ~กุมาราสวามี(เอ,){\displaystyle {\left(1-X^{\tfrac {1}{b}}\right)}^{\tfrac {1}{a}}\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(a,b)\,}[ 6 ]
  • ถ้าX~เบต้า(1,){\displaystyle X\sim {\textrm {Beta}}(1,b)\,}( การแจกแจงแบบเบต้า ) จากนั้นX~กุมาราสวามี(1,){\displaystyle X\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(1,b)\,}
  • ถ้าX~เบต้า(เอ,1){\displaystyle X\sim {\textrm {Beta}}(a,1)\,}( การแจกแจงแบบเบต้า ) จากนั้นX~กุมาราสวามี(เอ,1){\displaystyle X\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(a,1)\,}
  • ถ้าX~กุมาราสวามี(เอ,1){\displaystyle X\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(a,1)\,}แล้ว(1X)~กุมาราสวามี(1,เอ){\displaystyle (1-X)\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(1,a)\,}
  • ถ้าX~กุมาราสวามี(1,เอ){\displaystyle X\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(1,a)\,}แล้ว(1X)~กุมาราสวามี(เอ,1){\displaystyle (1-X)\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(a,1)\,}
  • ถ้าX~กุมาราสวามี(เอ,1){\displaystyle X\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(a,1)\,}แล้วบันทึก(X)~เลขชี้กำลัง(เอ){\displaystyle -\log(X)\sim {\textrm {Exponential}}(a)\,}
  • ถ้าX~กุมาราสวามี(1,){\displaystyle X\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(1,b)\,}แล้วบันทึก(1X)~เลขชี้กำลัง(){\displaystyle -\log(1-X)\sim {\textrm {Exponential}}(b)\,}
  • ถ้าX~กุมาราสวามี(เอ,){\displaystyle X\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(a,b)\,}แล้วX~จีบี1(เอ,1,1,){\displaystyle X\sim {\textrm {GB1}}(a,1,1,b)\,}การแจกแจงเบต้าทั่วไปชนิดแรก
  • ถ้าX~กุมาราสวามี(เอ,){\displaystyle X\sim {\textrm {Kumaraswamy}}(a,b)\,}แล้ว{11X}~เอ็มเค(เอ,){\displaystyle \left\{{\frac {1}{1-X}}\right\}\sim {\textrm {MK}}(a,b)\,}การแจกแจงแบบดัดแปลงของกุมาราสวามี

ตัวอย่าง

ตัวอย่างการใช้การแจกแจง Kumaraswamy คือปริมาตรการจัดเก็บของอ่างเก็บน้ำที่มีความจุzซึ่งมีขอบเขตบนคือz และขอบเขตล่างคือ 0 ซึ่งเป็นตัวอย่างตามธรรมชาติสำหรับการมีเงินเฟ้อสองครั้ง เนื่องจากอ่างเก็บน้ำหลายแห่งมีความน่าจะเป็นที่ไม่เป็นศูนย์สำหรับทั้งสถานะอ่างเก็บน้ำว่างและเต็ม[ 2 ]

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kumaraswamy_distribution&oldid=1340232088 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การแจกจ่ายของกุมาราสวามี

ในความน่าจะเป็นและสถิติการแจกแจงแบบขอบเขตคู่ของ Kumaraswamyเป็นตระกูลของการแจกแจงความน่าจะเป็นแบบต่อเนื่องที่กำหนดบนช่วง (0,1) คล้ายกับการแจกแจงเบต้าแต่ใช้งานง่ายกว่ามาก...

ฟังก์ชันความหนาแน่นความน่าจะเป็น

ฟังก์ชัน ความหนาแน่นความน่าจะเป็น ของการแจกแจง Kumaraswamy โดยไม่พิจารณาอัตราเงินเฟ้อคือ

ฟังก์ชันควอนไทล์

ฟังก์ชันการกระจายสะสมผกผัน (ฟังก์ชันควอนไทล์) คือ

การขยายไปสู่การรองรับช่วงเวลาใดๆ

ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด การแจกแจงจะมีช่วงค่า (0,1) ในรูปแบบทั่วไปมากขึ้น ตัวแปร x ที่ถูกทำให้เป็นมาตรฐาน จะถูกแทนที่ด้วยตัวแปร z ที่ไม่ได้เลื่อนหรือปรับขนาด โดยที่: