Вычислить квантиль суммы распределений из определенных квантилей


9

Давайте предположим , что N независимых случайных величин X1,...,XN для которых квантили на некотором конкретном уровне α известны посредством оценки по данным: α=P(X1<q1) , ..., α=P(XN<qN) . Теперь давайте определим случайную величину Z как сумму Z=∑i=1NXi, Есть ли способ вычислить значение квантиля суммы на уровне α , то есть qz в α=P(Z<qZ) ?

Я думаю, что в отдельных случаях, например, если Xi следует гауссову распределению ∀i это легко, но я не уверен в случае, когда распределение Xi неизвестно. Любые идеи?


1
которые они qi оценить из данных или теоретически известно?
— chuse

Это невозможно без конкретных предположений о распределении Xi . Вы имеете в виду семью дистрибутивов?
— whuber

@ chuse qi оцениваются по данным, поскольку распределение Xi неизвестно, но доступны образцы. Я обновил вопрос с этим фактом.
— Альбарджи

@whuber У меня нет предварительных знаний о семье распределений мог бы быть следующим, хотя выборки данных доступны. Будет ли допущение, что семейство распределений (кроме гауссовских) облегчит это? Xi
— Альбарджи

Ответы:


4

может быть чем угодно.qZ


Чтобы разобраться в этой ситуации, сделаем предварительное упрощение. Работая с мы получаем более равномерную характеристикуYi=Xi−qi

α=Pr(Xi≤qi)=Pr(Yi≤0).

То есть каждый имеет одинаковую вероятность быть отрицательным. Потому чтоYi

W=∑iYi=∑iXi−∑iqi=Z−∑iqi,

определяющее уравнение для эквивалентноqZ

α=Pr(Z≤qZ)=Pr(Z−∑iqi≤qZ−∑iqi)=Pr(W≤qW)

с .qZ=qW+∑iqi


Каковы возможные значения ? Рассмотрим случай, когда все имеют одинаковое распределение со всей вероятностью по двум значениям, одно из которых отрицательное ( ), а другое положительное ( ). Возможные значения суммы ограничены для . Каждый из них происходит с вероятностьюY i y - y + W k y - + ( n - k ) y + k = 0 , 1 , … , nqWYiy−y+Wky−+(n−k)y+k=0,1,…,n

PrW(ky−+(n−k)y+)=(nk)αk(1−α)n−k.

Крайности могут быть найдены

  1. Выбор и так, чтобы ; и выполнят это. Это гарантирует, что будет отрицательным, кроме случаев, когда все положительны. Этот шанс равен . Он превышает когда , подразумевая, что квантиль должен быть строго отрицательным.y−y+y−+(n−1)y+<0y−=−ny+=1WYi1−(1−α)nαn>1αW

  2. Выбор и так, чтобы ; и выполнят это. Это гарантирует, что будет отрицательным только тогда, когда все отрицательны. Этот шанс равен . Это меньше, чем когда , подразумевая, что квантиль должен быть строго положительным.y−y+(n−1)y−+y+>0y−=−1y+=nWYiαnαn>1αW

Это показывает, что квантиль может быть либо отрицательным, либо положительным, но не равен нулю. Каким может быть его размер? Оно должно равняться некоторой интегральной линейной комбинации и . Делая оба эти значения целыми, мы гарантируем, что все возможные значения являются целыми. Масштабируя произвольным положительным числом , мы можем гарантировать, что все интегральные линейные комбинации и являются целыми кратными . Поскольку , его размер должен быть не менее . Следовательно,αWy−y+Wy±sy−y+sqW≠0sвозможные значения (и, ) не ограничены,qWqZ независимо от того, что может быть равно.n>1


Только способ получить какую - либо информацию о бы сделать конкретные и сильные ограничения на распределениях , в целях предотвращения и ограничения рода несимметричных распределений , используемых для получения этого отрицательного результата.qZXi


Большое спасибо @whuber, за объяснение и иллюстративный пример. Хотя ответ отрицательный, я не могу сказать, что это было неожиданно. Затем я попытаюсь выяснить, какое семейство распределений подходит для моих данных, и посмотрим, смогу ли я определить квантили суммы.
— Альбарджи
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.