Разница гамма-случайных величин


10

Для двух независимых случайных величин и , каково распределение разности, т.е. ?X∼Gamma(αX,βX)Y∼Gamma(αY,βY)D=X−Y

Если результат малоизвестен, как бы я мог получить результат?


Я думаю, что может быть актуально: stats.stackexchange.com/q/2035/7071
— Дмитрий Васильевич Мастеров

4
К сожалению, не имеет значения, этот пост рассматривает взвешенную сумму гамма-случайных величин, где веса строго положительны. В моем случае веса были бы +1 и -1 соответственно.
— FBC

В статье Мосхопулоса утверждается, что метод может быть распространен на линейные комбинации, но вы правы в том, что масштабирование, по-видимому, ограничено весами, превышающими 0. Я исправлен.
— Дмитрий Васильевич Мастеров

Существует небольшая надежда на вывод чего-либо простого или в закрытом виде, если два масштабных коэффициента не совпадают.
— whuber

3
Небольшое замечание: для частного случая экспоненциально распределенных rvs с одним и тем же параметром результатом является Laplace ( en.wikipedia.org/wiki/Laplace_distribution ).
— Рик

Ответы:


19

Я в общих чертах расскажу, как можно решить проблему, и укажу, каким, на мой взгляд, будет конечный результат для особого случая, когда параметры формы являются целыми числами, но не заполняют детали.

  • Во-первых, обратите внимание, что принимает значения в ( - ∞ , ∞ ), и поэтому f X - Y ( z ) имеет поддержку ( - ∞ , ∞ ) .Икс-Y(-∞,∞)еИкс-Y(Z)(-∞,∞)

  • Во- вторых, от стандартных результатов , что плотность суммы двух независимых непрерывных случайных величин является сверткой их плотности, то есть и что плотность случайной величины - Y равна f - Y ( α ) = f Y ( - α ) , выведите, что f X - Y ( z ) = f X + ( - Y ) ( z ) = ∫ ∞ - ∞ f X ( x ) f - Y ( z - x )

    еИкс+Y(Z)знак равно∫-∞∞еИкс(Икс)еY(Z-Икс)dИкс
    -Yе-Y(α)знак равноеY(-α)
    еИкс-Y(Z)знак равноеИкс+(-Y)(Z)знак равно∫-∞∞еИкс(Икс)е-Y(Z-Икс)dИксзнак равно∫-∞∞еИкс(Икс)еY(Икс-Z)dИкс,
  • В-третьих, для неотрицательных случайных величин и Y обратите внимание, что приведенное выше выражение упрощается до f X - Y ( z ) = { ∫ ∞ 0 f X ( x ) f Y ( x - z )ИксY

    fX−Y(z)={∫0∞fX(x)fY(x−z)dx,z<0,∫0∞fX(y+z)fY(y)dy,z>0.
  • Γ(s,λ)λ(λx)s−1Γ(s)exp⁡(−λx)1x>0(x)X∼Γ(s,λ)Y∼Γ(t,μ)z>0

    fX−Y(z)=∫0∞λ(λ(y+z))s−1Γ(s)exp⁡(−λ(y+z))μ(μy)t−1Γ(t)exp⁡(−μy)dy(1)=exp⁡(−λz)∫0∞п(Y,Z)ехр⁡(-(λ+μ)Y)dY,
    Z<0
    fX−Y(z)=∫0∞λ(λx)s−1Γ(s)exp⁡(−λx)μ(μ(x−z))t−1Γ(t)exp⁡(−μ(x−z))dx(2)=exp⁡(μz)∫0∞q(x,z)exp⁡(−(λ+μ)x)dx.

s=t

∫0∞xs−1(x+β)s−1exp⁡(−νx)dx
βfX−Y(z)

stp(y,z)yz(s+t−2,s−1)q(x,z)xz(s+t−2,t−1)

  • z>0(1)sy1,z,z2,…zs−1X−YΓ(1,λ),Γ(2,λ),⋯,Γ(s,λ)z>0t

  • z<0X−YΓ(1,μ),Γ(2,μ),⋯,Γ(t,μ)(μ|z|)k−1exp⁡(μz)(μz)k−1exp⁡(−μz)s


2
+1: Посмотрев на эту проблему раньше, я нахожу этот ответ увлекательным.
— Нил Дж

Я собираюсь принять этот ответ, хотя, похоже, не существует решения в закрытой форме. Это так близко, как это получается, спасибо!
— FBC

f−Y(α)≠fY(−α)

f−Y(α)=fY(−α) P{Y>0}=1−Y01

1
YfY(α)fY(α)α<0fY(α)0α<0f−Y(α)=fY(α)=0αYY−−fYR+

7

Насколько мне известно, распределение разности двух независимых гамма-волн было впервые изучено Матхай в 1993 году. Он получил решение в закрытой форме. Я не буду воспроизводить его работу здесь. Вместо этого я укажу вам первоисточник. Решение с замкнутой формой можно найти на странице 241 в виде теоремы 2.1 в его статье « Нецентральная обобщенная лапласианность квадратичных форм от нормальных переменных» .

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.