กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 6 นาที

การแจกแจงแบบเกาส์เซียนผกผันทั่วไป

ในทฤษฎีความน่าจะเป็นและสถิติการแจกแจงแบบเกาส์เซียนผกผันทั่วไป ( GIG ) เป็นตระกูลการแจกแจงความน่าจะ เป็นต่อเนื่องแบบสามพารามิเตอร์ที่ มีฟังก์ชันความหนาแน่นความน่าจะเป็น

การแจกแจงแบบเกาส์เซียนผกผันทั่วไป

เกาส์เซียนผกผันทั่วไป
ฟังก์ชันความหนาแน่นความน่าจะเป็น
แผนภาพความหนาแน่นความน่าจะเป็นของการแจกแจง GIG
พารามิเตอร์a > 0, b > 0, pจำนวนจริง
สนับสนุนx > 0
พีดีเอฟ(x)=(เอ/)พี/22เคพี(เอ)x(พี1)อี(เอx+/x)/2{\displaystyle f(x)={\frac {(a/b)^{p/2}}{2K_{p}({\sqrt {ab}})}}x^{(p-1)}e^{-(ax+b/x)/2}}
หมายถึงอี[x]= เคพี+1(เอ)เอ เคพี(เอ){\displaystyle \operatorname {E} [x]={\frac {{\sqrt {b}}\ K_{p+1}({\sqrt {ab}})}{{\sqrt {a}}\ K_{p}({\sqrt {ab}})}}}อี[x1]=เอ เคพี+1(เอ) เคพี(เอ)2พี{\displaystyle \operatorname {E} [x^{-1}]={\frac {{\sqrt {a}}\ K_{p+1}({\sqrt {ab}})}{{\sqrt {b}}\ K_{p}({\sqrt {ab}})}}-{\frac {2p}{b}}}อี[lnx]=lnเอ+พีlnเคพี(เอ){\displaystyle \operatorname {E} [\ln x]=\ln {\frac {\sqrt {b}}{\sqrt {a}}}+{\frac {\partial }{\partial p}}\ln K_{p}({\sqrt {ab}})}
โหมด(พี1)+(พี1)2+เอเอ{\displaystyle {\frac {(p-1)+{\sqrt {(p-1)^{2}+ab}}}{a}}}
ความแปรปรวน(เอ)[เคพี+2(เอ)เคพี(เอ)(เคพี+1(เอ)เคพี(เอ))2]{\displaystyle \left({\frac {b}{a}}\right)\left[{\frac {K_{p+2}({\sqrt {ab}})}{K_{p}({\sqrt {ab}})}}-\left({\frac {K_{p+1}({\sqrt {ab}})}{K_{p}({\sqrt {ab}})}}\right)^{2}\right]}
เอ็มจีเอฟ(เอเอ2ที)พี2เคพี((เอ2ที))เคพี(เอ){\displaystyle \left({\frac {a}{a-2t}}\right)^{\frac {p}{2}}{\frac {K_{p}({\sqrt {b(a-2t)}})}{K_{p}({\sqrt {ab}})}}}
ซีเอฟ(เอเอ2ฉันที)พี2เคพี((เอ2ฉันที))เคพี(เอ){\displaystyle \left({\frac {a}{a-2it}}\right)^{\frac {p}{2}}{\frac {K_{p}({\sqrt {b(a-2it)}})}{K_{p}({\sqrt {ab}})}}}

ในทฤษฎีความน่าจะเป็นและสถิติการแจกแจงแบบเกาส์เซียนผกผันทั่วไป ( GIG ) เป็นตระกูลการแจกแจงความน่าจะ เป็นต่อเนื่องแบบสามพารามิเตอร์ที่ มีฟังก์ชันความหนาแน่นความน่าจะเป็น

เอฟ(x)=(เอ/)พี/22เคพี(เอ)x(พี1)อี(เอx+/x)/2,x>0,{\displaystyle f(x)={\frac {(a/b)^{p/2}}{2K_{p}({\sqrt {ab}})}}x^{(p-1)}e^{-(ax+b/x)/2},\qquad x>0,}

โดยที่Kpคือฟังก์ชันเบสเซลแบบดัดแปลงชนิดที่สองa  >  0, b  >  0 และpเป็นพารามิเตอร์จริง มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในภูมิสถิติภาษาศาสตร์เชิงสถิติ การเงิน ฯลฯ การแจกแจงนี้ได้รับการเสนอครั้งแรกโดย Halphen [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] ต่อ มาได้รับการค้นพบและเผยแพร่อีกครั้งโดยOle Barndorff-Nielsenซึ่งเรียกมันว่าการแจกแจงแบบเกาส์เซียนผกผันทั่วไป คุณสมบัติทางสถิติของมันได้รับการกล่าวถึงในบันทึกการบรรยายของ Bent Jørgensen [ 4 ]

คุณสมบัติ

การกำหนดพารามิเตอร์ทางเลือก

โดยการตั้งค่าθ=เอ{\displaystyle \theta ={\sqrt {ab}}}และη=/เอ{\textstyle \eta ={\sqrt {b/a}}}เราสามารถแสดงการแจกแจง GIG ได้อีกวิธีหนึ่งดังนี้

เอฟ(x)=12ηเคพี(θ)(xη)พี1อีθ(x/η+η/x)/2,{\displaystyle f(x)={\frac {1}{2\eta K_{p}(\theta )}}\left({\frac {x}{\eta }}\right)^{p-1}e^{-\theta (x/\eta +\eta /x)/2},}

ที่ไหนθ{\displaystyle \theta }คือพารามิเตอร์ความเข้มข้นในขณะที่η{\displaystyle \eta }คือพารามิเตอร์การปรับขนาด

ผลรวม

Barndorff-Nielsen และ Halgreen พิสูจน์แล้วว่าการแจกแจง GIG สามารถแบ่งได้อย่างไม่จำกัด[ 5 ]

เอนโทรปี

เอนโทรปีของการแจกแจงแบบเกาส์เซียนผกผันทั่วไปมีค่าดังนี้

ชม=12บันทึก(เอ)+บันทึก(2เคพี(เอ))(พี1)[νเคν(เอ)]ν=พีเคพี(เอ)+เอ2เคพี(เอ)(เคพี+1(เอ)+เคพี1(เอ)){\displaystyle {\begin{aligned}H={\frac {1}{2}}\log \left({\frac {b}{a}}\right)&{}+\log \left(2K_{p}\left({\sqrt {ab}}\right)\right)-(p-1){\frac {\left[{\frac {d}{d\nu }}K_{\nu }\left({\sqrt {ab}}\right)\right]_{\nu =p}}{K_{p}\left({\sqrt {ab}}\right)}}\\&{}+{\frac {\sqrt {ab}}{2K_{p}\left({\sqrt {ab}}\right)}}\left(K_{p+1}\left({\sqrt {ab}}\right)+K_{p-1}\left({\sqrt {ab}}\right)\right)\end{aligned}}}

ที่ไหน[νเคν(เอ)]ν=พี{\displaystyle \left[{\frac {d}{d\nu }}K_{\nu }\left({\sqrt {ab}}\right)\right]_{\nu =p}}เป็นอนุพันธ์ของฟังก์ชันเบสเซลแบบดัดแปลงชนิดที่สองโดยสัมพันธ์กับอันดับν{\displaystyle \nu }ได้รับการประเมินที่ν=พี{\displaystyle \nu =p}

หน้าที่เฉพาะ

ลักษณะเฉพาะของตัวแปรสุ่มX~จีฉันจี(พี,เอ,){\displaystyle X\sim GIG(p,a,b)}กำหนดให้เป็น[ 4 ]

อี(อีฉันทีX)=(เอเอ2ฉันที)พี2เคพี((เอ2ฉันที))เคพี(เอ){\displaystyle E(e^{itX})=\left({\frac {a}{a-2it}}\right)^{\frac {p}{2}}{\frac {K_{p}\left({\sqrt {(a-2it)b}}\right)}{K_{p}\left({\sqrt {ab}}\right)}}}

สำหรับทีอาร์{\displaystyle t\in \mathbb {R} }ที่ไหนฉัน{\displaystyle i}หมายถึงหน่วยจินตนาการ

กรณีพิเศษ

การ แจกแจง แบบเกาส์เซียนผกผันและ การแจกแจง แบบแกมมาเป็นกรณีพิเศษของการแจกแจงแบบเกาส์เซียนผกผันทั่วไปสำหรับp  =  −1/2 และb  =  0 ตามลำดับ[ 6 ] โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การแจกแจงแบบเกาส์เซียนผกผันในรูปแบบ

เอฟ(x;μ,λ)=[λ2πx3]1/2เอ็กซ์(λ(xμ)22μ2x){\displaystyle f(x;\mu ,\lambda )=\left[{\frac {\lambda }{2\pi x^{3}}}\right]^{1/2}\exp {\left({\frac {-\lambda (x-\mu )^{2}}{2\mu ^{2}x}}\right)}}

เป็นงาน GIG กับเอ=λ/μ2{\displaystyle a=\lambda /\mu ^{2}},=λ{\displaystyle b=\lambda }, และพี=1/2{\displaystyle p=-1/2}การแจกแจงแกมมาในรูปแบบ

จี(x;α,เบต้า)=เบต้าα1Γ(α)xα1อีเบต้าx{\displaystyle g(x;\alpha ,\beta )=\beta ^{\alpha }{\frac {1}{\Gamma (\alpha )}}x^{\alpha -1}e^{-\beta x}} เป็นงาน GIG กับเอ=2เบต้า{\displaystyle a=2\beta },=0{\displaystyle b=0}, และพี=α{\displaystyle p=\alpha }.

กรณีพิเศษอื่นๆ ได้แก่การแจกแจงแบบผกผันแกมมาสำหรับa  =  0 [ 6 ]

ไพรเออร์คอนจูเกตสำหรับเกาส์เซียน

การแจกแจง GIG เป็นการแจกแจงแบบคอนจูเกตกับการแจกแจงปกติเมื่อใช้เป็นการแจกแจงแบบผสมในการผสมความแปรปรวน-ค่าเฉลี่ยแบบปกติ[ 7 ] [ 8 ]ให้การแจกแจงก่อนหน้าสำหรับตัวแปรที่ซ่อนอยู่บางตัว เช่นz{\displaystyle z}เป็น GIG: พี(zเอ,,พี)=งานแสดง(zเอ,,พี){\displaystyle P(z\mid a,b,p)=\operatorname {GIG} (z\mid a,b,p)} และให้มีที{\displaystyle T}จุดข้อมูลที่สังเกตได้X=x1,,xที{\displaystyle X=x_{1},\ldots ,x_{T}}โดยใช้ฟังก์ชันความน่าจะเป็นปกติ โดยมีเงื่อนไขว่าz:{\displaystyle z:}

พี(Xz,α,เบต้า)=ฉัน=1ทีเอ็น(xฉันα+เบต้าz,z){\displaystyle P(X\mid z,\alpha ,\beta )=\prod _{i=1}^{T}N(x_{i}\mid \alpha +\beta z,z)}

ที่ไหนเอ็น(xμ,วี){\displaystyle N(x\mid \mu ,v)}คือการแจกแจงแบบปกติ โดยมีค่าเฉลี่ยμ{\displaystyle \mu }และความแปรปรวนวี{\displaystyle v}จากนั้นส่วนหลังสำหรับz{\displaystyle z}เนื่องจากข้อมูลมีขนาดเป็นกิกะไบต์เช่นกัน: พี(zX,เอ,,พี,α,เบต้า)=งานแสดง(zเอ+ทีเบต้า2,+เอส,พีที2){\displaystyle P(z\mid X,a,b,p,\alpha ,\beta )={\text{GIG}}\left(z\mid a+T\beta ^{2},b+S,p-{\frac {T}{2}}\right)} ที่ไหนเอส=ฉัน=1ที(xฉันα)2{\textstyle S=\sum _{i=1}^{T}(x_{i}-\alpha )^{2}}[ หมายเหตุ1 ]

การกระจายตัวของซิเชล

การแจกแจงแบบ Sichel เกิดขึ้นเมื่อใช้ GIG เป็นการแจกแจงแบบผสมสำหรับพารามิเตอร์ปัวซงλ{\displaystyle \lambda }[ 9 ] [ 10 ]

หมายเหตุ

  1. เนื่องจากการสมมูลกัน รายละเอียดเหล่านี้สามารถหาได้โดยไม่ต้องแก้สมการอินทิกรัล โดยสังเกตว่า พี(zX,เอ,,พี,α,เบต้า)พี(zเอ,,พี)พี(Xz,α,เบต้า){\displaystyle P(z\mid X,a,b,p,\alpha ,\beta )\propto P(z\mid a,b,p)P(X\mid z,\alpha ,\beta )}ละเว้นปัจจัยทั้งหมดที่ไม่ขึ้นกับz{\displaystyle z}ด้านขวามือสามารถลดรูปให้ง่ายขึ้นเพื่อให้ได้ การแจกแจง GIG ที่ไม่ได้ปรับค่ามาตรฐานซึ่งสามารถระบุพารามิเตอร์ภายหลังได้จากนั้น

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Generalized_inverse_Gaussian_distribution&oldid=1349591595 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การแจกแจงแบบเกาส์เซียนผกผันทั่วไป

ในทฤษฎีความน่าจะเป็นและสถิติการแจกแจงแบบเกาส์เซียนผกผันทั่วไป ( GIG ) เป็นตระกูลการแจกแจงความน่าจะ เป็นต่อเนื่องแบบสามพารามิเตอร์ที่ มีฟังก์ชันความหนาแน่นความน่าจะเป็น

การกำหนดพารามิเตอร์ทางเลือก

โดยการตั้งค่า θ = เอ ข {\displaystyle \theta ={\sqrt {ab}}} และ η = ข / เอ {\textstyle \eta ={\sqrt {b/a}}} เราสามารถแสดงการแจกแจง GIG ได้อีกวิธีหนึ่งดังนี้

ผลรวม

Barndorff-Nielsen และ Halgreen พิสูจน์แล้วว่าการแจกแจง GIG สามารถแบ่งได้ อย่างไม่จำกัด [ 5 ]

เอนโทรปี

เอนโทรปีของการแจกแจงแบบเกาส์เซียนผกผันทั่วไปมีค่าดังนี้