Учитывая n равномерно распределенных r.v, что такое PDF для одного rv, деленного на сумму всех n r.v?


10

Меня интересует следующий тип случая: существует n непрерывных случайных величин, которые должны быть равны 1. Каким будет PDF для любой отдельной такой переменной? Итак, если , то меня интересует распределение для , где и распределены равномерно. Конечно, в этом примере среднее значение составляет , так как среднее значение составляет всего , и хотя распределение R в пространстве легко моделировать, я не знаю, каково реальное уравнение для PDF или CDF.n=3X1X1+X2+X3X1,X2X31/31/n

Эта ситуация связана с дистрибутивом Irwin-Hall ( https://en.wikipedia.org/wiki/Irwin%E2%80%93Hall_distribution ). Только Ирвин-Холл является распределением суммы n равномерных случайных величин, тогда как я хотел бы, чтобы распределение для одного из n равномерных rv делилось на сумму всех n переменных. Спасибо.


1
Если непрерывной равномерной случайной величины суммировались до , то при , , и поэтому распределение такое же , как распределение , верно? n1n=3X1+X2+X3=1X1X1+X2+X3=X1X1
— Дилип Сарват

1
Я должен исправить себя: N равномерных распределений не составляют 1. Я предполагаю, что они равны от 0 до 1, и поэтому их сумма может быть любой от 0 до N. Я думаю взять каждую равномерную переменную и разделить это путем суммирования всех N равномерных переменных, чтобы получить набор из N случайных величин, сумма которых равна 1 и имеет ожидаемое значение 1 / N. Примечание: я убрал слово «униформа» из моего первого предложения. Распределение, которое я ищу, не является равномерным, но получается путем деления одной из N равномерных переменных на сумму всех N равномерных переменных. Я просто не знаю как.
— user3593717

Там, где экспоненциально распределены, вектор нормализованных переменных имеет распределение Дирихле. Это может представлять интерес само по себе, но изученное может также обеспечить тактику для такого типа ситуации. Xi
— предположения

Ответы:


4

Точки останова в домене делают его несколько грязным. Простой, но утомительный подход заключается в достижении конечного результата. Для n=3, пусть Y=X2+X3, W=X2+X3X1,иT=1+W.ТогдаZ=1T=X1X1+X2+X3.

Эти контрольные точки находятся на 1 для Y, 1 и 2 для W, 2 и 3 для T, и 1/3 и 1/2 для Z.Я нашел полный PDF, чтобы быть

f(z)={     1(1−z)2 ,if 0≤z≤1/33z3−9z2+6z−13z3(1−z)2 ,if 1/3≤z≤1/2       1−z3z3 ,if 1/2≤z≤1

Затем можно найти cdf как

F(z)={           z(1−z) ,if 0≤z≤1/312+−18z3+24z2−9z+16z2(1−z) ,if 1/3≤z≤1/2        56+2z−16z2 ,if 1/2≤z≤1

+1 Хорошо. Кроме того, ваша плотность прекрасно согласуется с моделированием.
— Glen_b

2

Пусть . Мы можем найти cdf X 1 / ∑ n i = 1 X i , вычислив P ( X 1Y=∑i=2nXiX1/∑i=1nXi Затем мы дифференцируем и подставляем pdf Ирвина-Холла для получения желаемого pdf: f(t)

P(X1∑i=1nXi≤t)=P(X1≤t∑i=1nXi)=P((1−t)X1≤t∑i=2nXi)=P(X1≤t1−tY)=∫01P(x1≤t1−tY) dx1=∫01(1−FY(1−ttx1)) dx1=1−∫01FY(1−ttx1) dx1
Отсюда становится немного грязно, но вы должны иметь возможность поменять местами интеграл и суммирование, а затем выполнить подстановку (например,u=tx1
f(t)=∫01fY(1−ttx1)⋅x1t2 dx1=1t2∫01∧(n−1)t1−t∑k=0⌊1−ttx1⌋1(n−2)!(−1)k(n−1k)(1−ttx1−k)n−1x1 dx1
) оценить интеграл и, следовательно, получить явную формулу для PDF.u=tx11−t−k

1

Если предположить,

«N равномерных распределений не составляют 1».

Вот как я начал (это неполно):

Рассмотрим и пусть X = X i с небольшим злоупотреблением обозначениями.Y=∑i=1nXiX=Xi

Рассмотрим иV=Y:U=XYV=Y

X=UVY=V

Затем следует преобразование переменных :

J=[VU01]

Совместная функция вероятности определяется как:(U,V)

fU,V(u,v)=fX,Y(uv,v)|J|

Где и Y ∼ I r w i n H a l lX∼U(0,1)Y∼IrwinHall

fX(x)={10≤x≤10otherwise

И,

fY(y)=12(n−1)!∑k=0n(−1)k(nk)(x−k)n−1sign(x−k)

Таким образом,

fU,V(u,v)={12(n−1)!∑k=0n(−1)k(nk)(uv−k)n−1sign(uv−k)0≤uv≤10otherwise

и fU(u)=∫fU,V(u,v)dv


0

Предположим, что мы уже знаем, что сумма имеет распределение Ирвина-Холла. Теперь ваш вопрос меняется, чтобы найти PDF (или CDF) XU(0,1) когда X имеетраспределениеU(0,1),аYимеет распределение Ирвина-Холла.XYU(0,1)Y

Во- первых , мы должны найти , что он совместный ПДФ и Y .XY

Пусть Y1=X1Y2=X1+X2Y3=X1+X2+X3

затем

Икс1знак равноY1Икс2знак равноY2-Y1Икс3знак равноY3-Y2-Y1

∴

Jзнак равно|∂Икс1∂Y1∂Икс1∂Y2∂Икс1∂Y3∂Икс2∂Y1∂Икс2∂Y2∂Икс2∂Y3∂Икс3∂Y1∂Икс3∂Y2∂Икс3∂Y3|знак равно-1

Поскольку идентифицированы с U ( 0 , 1 ) , следовательно, f ( x 1 , x 2 , x 3 ) = f ( x 1 ) f ( x 2 ) f ( x 3 ) = 1Икс1,Икс2,Икс3U(0,1),е(Икс1,Икс2,Икс3)знак равное(Икс1)е(Икс2)е(Икс3)знак равно1

Совместное распределение с составляетY1,Y2,Y3

г(Y1,Y2,Y3)знак равное(Y1,Y2,Y3)|J|знак равно1

Затем давайте интегрируем и мы можем получить совместное распределение Y 1 и Y 3, то есть совместное распределение X 1 и X 1 + X 2 + X 3Y2Y1Y3Икс1Икс1+Икс2+Икс3

Как предположил Вубер, теперь я изменил пределы

(1)час(Y1,Y3)знак равно∫Y1+1Y3-1г(Y1,Y2,Y3)dY2знак равно∫Y1+1Y3-11dY2знак равноY3-Y1-2

Теперь мы знаем совместный pdf из то есть совместный pdf X 1 и X 1 + X 2 + X 3 равен y 3 - y 1 - 2 .Икс,YИкс1Икс1+Икс2+Икс3Y3-Y1-2

Далее позвольте найти PDF ИксY

Нам нужно еще одно преобразование:

Пусть Y1знак равноИксY2знак равноИксY

Тогда Иксзнак равноY1Yзнак равноY1Y2

затем

Jзнак равно|∂Икс∂Y1∂Икс∂Y2∂Y∂Y1∂Y∂Y2|знак равно|101Y2-Y1Y22|знак равно-Y1Y22

Икс,Y

∴

г2(Y1,Y2)знак равночас(Y1,Y3)|J|знак равно(Y3-Y1-2)Y1Y22

Y1Y2ИксY

(2)час2(Y2)знак равно∫01(Y3-Y1-2)Y1Y22dY1знак равно1Y22(Y32-13-1)

Икс/YИкс1Икс1+Икс2+Икс3

Y3

Y3знак равноИкс1+Икс2+Икс3

Y3

Nзнак равно3


2
Симуляция, кажется, не согласна с этим PDF.
— Glen_b

Логика и шаги кажутся правильными, но я чувствую себя некомфортно из-за этого решения.
— Глубокий север

2
Y2Y1≤Y2≤Y3Y3-1≤Y2≤Y1+1
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.