Какова ожидаемая стоимость модифицированного распределения Дирихле? (проблема интеграции)


14

Легко получить случайную переменную с распределением Дирихле, используя гамма-переменные с тем же параметром масштаба. Если:

Xi∼Gamma(αi,β)

Потом:

(X1∑jXj,…,Xn∑jXj)∼Dirichlet(α1,…,αn)

Проблема Что происходит, если параметры шкалы не равны?

Xi∼Gamma(αi,βi)

Тогда каково распределение этой переменной?

(X1∑jXj,…,Xn∑jXj)∼?

Для меня было бы достаточно знать ожидаемую стоимость этого распределения.
Мне нужна приблизительная замкнутая алгебраическая формула, которая может быть очень быстро оценена компьютером.
Допустим, достаточно приближения с точностью до 0,01.
Вы можете предположить, что:

αi,βi∈N

Примечание Короче говоря, задача состоит в том, чтобы найти приближение этого интеграла:

f(α→,β→)=∫R+nx1∑jxj⋅∏jβjαjΓ(αj)xjαj−1e−βjxjdx1…dxn


1
@ Лукаш Можете ли вы сказать что-нибудь еще о параметрах , α i и β i ? Можно получить точные выражения для Σ J X J и тем самым приблизить ожидание отношений, но при определенных комбинациях параметров можно использовать Normal или приближение с перевалом меньше работы. Я не думаю, что будет универсальный метод приближения, поэтому дополнительные ограничения приветствуются. nαiβi∑jXj
— whuber

и Σ J X J коррелируютпоэтому мы должны приблизить саму интеграл. α я часто небольшое количествокак 1 или 2а иногда как большойкак 10000. Аналогично WIH β я , но это, как правило10 раз большечем α я . X1∑jXjαiβiαi
— Лукаш Лью

Проблема с малым . Если все α i большие, то хорошее приближение всего интеграла: α 1 / β 1αiαiα1/β1∑jαj/βj
— Лукаш Лью

@ Лукаш Если вам нужно оценить выражение ожидания, зачем вам алгебраическая формула? Я подумываю применить некоторый числовой трюк, чтобы получить ожидания, но мне нужна обратная связь :)
— deps_stats

Мне нужно оценивать это много раз в моей программе. Это должно быть очень быстро, то есть без петель и желательно не слишком много делений.
— Лукаш Лью

Ответы:


2

Просто начальное замечание: если вам нужна скорость вычислений, вам обычно приходится жертвовать точностью. "Больше точности" = "Больше времени" в общем. В любом случае, здесь приближение второго порядка, должно улучшиться по сравнению с «грубым» приближением, которое вы предложили в своем комментарии выше:

E(Xj∑iXi)≈E[Xj]E[∑iXi]−cov[∑iXi,Xj]E[∑iXi]2+E[Xj]E[∑iXi]3Var[∑iXi]
=αj∑iβjβiαi×[1−1(∑iβjβiαi)+1(∑iαiβi)2(∑iαiβi2)]

РЕДАКТИРОВАТЬ Объяснение для вышеупомянутого расширения было запрошено. Краткий ответ - Википедия . Длинный ответ дан ниже.

f(x,y)=xyfX−E(X)Y−E(Y)

∂2f∂x2=0
∂2f∂x∂y=−1y2
∂2f∂y2=2xy3

И поэтому ряд Тейлора до второго порядка определяется как:

xy≈μxμy+12(−1μy22(x−μx)(y−μy)+2μxμy3(y−μy)2)

Taking expectations yields:

E[xy]≈μxμy−1μy2E[(x−μx)(y−μy)]+μxμy3E[(y−μy)2]

Which is the answer I gave. (although I initially forgot the minus sign in the second term)


This looks like exactly what I need. Can you explain how you got this expansion? I tried in a lot of ways and was unable to do that ...
— Łukasz Lew
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.