Приблизительное распределение продукта N нормальной IID? Особый случай μ≈0


12

Учитывая н.о.р. , и , ищу:X n ≈ N ( μ X , σ 2 X ) μ X ≈ 0N≥30Xn≈N(μX,σX2)μX≈0

  1. точное приближение распределения замкнутой формы YN=∏1NXn
  2. асимптотическая ( экспоненциальная ?) аппроксимация того же произведения

Это особый случай более общего вопроса .μX≈0


1. Есть ли у вас какая-либо информация о и ? (Было бы хорошо, если бы все , например.) (2) Асимптотическое нормальное приближение будетσ X μ X / σ X ≫ 0 YμXσXμX/σX≫0 ужасным , потому что асимптотически не будет выглядеть дистанционно нормальным. Y
— whuber

Я просто быстро поиграл с этим. Если вам интересно, можно получить точное решение в замкнутой форме для произведения случайных величин, которые имеют . НенулевойN ( 0 , σ 2 ) μnN(0,σ2)μСлучай, значительно усложняет задачу.
— волки

@whuber (1) выполнив несколько монте-карло с разными и , я обнаружил, что распределениеσ F N > 30 | μ X | ≥ 10 σ X μ F σ F χ 2 F FμσF ведет себя довольно хорошо для и ; Теперь я хотел бы найти хорошее выражение для и подобное тому, как имеет несколько хороших приближений. Я построил несколько приближений с помощью расширения Тейлора, но они плохо себя ведут. (2) хорошо, определенно «выглядит» как сумма нормалей с хи-квадратом, поэтому можно уменьшить до нормы, если приближение «доказывает» это.N>30|μX|≥10σXμFσFχ2FF
— Андрей Позолотин

3
Когда , будет хорошо аппроксимировано логнормальным распределением (как показывает применение теоремы Барри-Эссеена к ). Y log ( X )μX≥10σXYlog⁡(X)
— whuber

Прямое применение @whuber Барри-Эссеена дает , что действительно хорошо, но теряет некоторую структуру: должен быть отрицательным, должен зависеть от и т. д. возможно, есть лучшие способы его применения? μFσFαFN≈0+1NZμFσFα
— Андрей Позолотин

Ответы:


10

Можно получить точное решение в случае нулевого среднего (часть B).

Проблема

Позволять n N ( 0 , σ 2 ) f ( x )(X1,…,Xn) обозначает iid переменных, каждая из которых имеет общий pdf :nN(0,σ2)f(x)

введите описание изображения здесь

Мы ищем PDF , для∏i=1nXin=2,3,…

Решение

PDF продукта двух таких нормалей просто:

введите описание изображения здесь

... где я использую TransformProduct функцию из пакета mathStatica для Mathematica . Домен поддержки:

введите описание изображения здесь

Произведение нормалей 3, 4, 5 и 6 получается путем многократного применения одной и той же функции (здесь четыре раза):

введите описание изображения здесь

... где MeijerGобозначает функцию Мейера G

По индукции, pdf продукта n iid случайных величин имеет вид:N(0,σ2)


1(2π)n2σnMeijerG[{{},{}},{{01,…,0n},{}},x22nσ2n] for x∈R

Быстрая проверка Монте-Карло

Вот быстрое сравнение сравнения:

  • теоретический PDF только что получил (когда иσ = 3n=6σ=3 ): кривая RED DASHED
  • к эмпирическому Монте-Карло pdf: волнистая синяя кривая

введите описание изображения здесь

Выглядит хорошо! [голубая волнистая кривая Монте скрывает точную красную пунктирную кривую]


log(...MeijerG(...))
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.