Выборочное распределение радиуса 2D нормального распределения


11

Двустороннее нормальное распределение со средним и ковариационной матрицей Σ можно переписать в полярных координатах с радиусом r и углом θ . Мой вопрос: Что такое распределение выборки г , то есть расстояния от точки х до расчетного центра ˉ х с учетом ковариационной матрицы образца S ?μΣrθr^xx¯S

Фон: Истинное расстояние от точки x до среднего µ соответствует распределению Хойта . С собственными значениями λ 1 , λ 2 от Σ и λ 1 > λ 2 его параметр формы равен q = 1rxμλ1,λ2Σλ1>λ2 , а его масштабный параметр равенω=λ1+λ2. Известно, что кумулятивная функция распределения является симметричной разностью между двумя Q-функциями Маркума.q=1(λ1+λ2)/λ2)−1ω=λ1+λ2

Моделирование предполагает, что включение оценок и S для μ и Σ в истинный cdf работает для больших выборок, но не для небольших выборок. Следующая диаграмма показывает результаты от 200 разx¯SμΣ

  • моделирование 20 2D нормальных векторов для каждой комбинации заданных ( x- ось), ω (строки) и квантиля (столбцы)qxω
  • для каждого образца, вычисление заданного квантиля наблюдаемого радиуса г к ˉ хr^x¯
  • для каждого образца, расчет квантиля от теоретического Hoyt (2D нормального) CDF, так и с теоретическим Рэлеем CDF после включения в оценках образцов и S .x¯S

введите описание изображения здесь

Когда приближается к 1 (распределение становится круговым), оцененные квантили Хойта приближаются к оцененным квантилям Рэлея, на которые q не влияет . С ростом ω разница между эмпирическими квантилями и оценочными возрастает, особенно в хвосте распределения.qqω


1
Что за вопрос?
— Джон

@ Джон Я выделил вопрос: «Каково распределение выборки [радиуса] , то есть расстояния от точки x до предполагаемого центра ˉ x, заданного выборочной матрицей S ?» rxx¯S
— Каракал

Почему г , в отличие от ^ г 2 ? r^r2^
— SomeEE

@MathEE г просто потому , что в литературе я не знаю связан с распределением (истинный) г , а не (истинный) г 2 . Обратите внимание, что это не похоже на ситуацию с расстоянием Махаланобиса, обсуждаемую в этом вопросе . Конечно, результаты для распределения г 2 были бы весьма желательны. r^rr2r^2
— Каракал

Ответы:


7

Как вы упомянули в своем посте мы знаем распределение оценки , если задана μ , поэтому мы знаем распределение оценки ^ г 2 т р у й истинного г 2 .rtrue^μrtrue2^r2

Мы хотим найти распределение гдехявыраженывиде векторовстолбцов.

r2^=1N∑i=1N(xi−x¯)T(xi−x¯)
xi

Теперь мы делаем стандартный трюк

rtrue2^=1N∑i=1N(xi−μ)T(xi−μ)=1N∑i=1N(xi−x¯+x¯−μ)T(xi−x¯+x¯−μ)=[1N∑i=1N(xi−x¯)T(xi−x¯)]+(x¯−μ)T(x¯−μ)(1)=r2^+(x¯−μ)T(x¯−μ)
(1)
1N∑i=1N(xi−x¯)T(x¯−μ)=(x¯−x¯)T(x¯−μ)=0

r2^S(x¯−μ)T(x¯−μ)x¯

rtrue2^=r2^+(x¯−μ)T(x¯−μ)
rtrue2^(x¯−μ)T(x¯−μ)

Отредактировано, чтобы добавить:

||xi−μ||

f(ρ)=1+q2qωρe−(1+q2)24q2ωρ2IO(1−q44q2ωρ2)
I00th

||xi−μ||2

f(ρ)=121+q2qωe−(1+q2)24q2ωρI0(1−q44q2ωρ).

a=1−q44q2ωb=−(1+q2)24q2ωc=121+q2qω

||xi−μ||2

{c(s−b)2−a2(s−b)>a0 else

rtrue2^

{cN((s/N−b)2−a2)N/2(s/N−b)>a0else
||x¯−μ||2
{Nc(s−Nb)2−(Na)2=c(s/N−b)2−a2(s/N−b)>a0 else

r2^

{cN−1((s/N−b)2−a2)(N−1)/2(s/N−b)>a0 else.

r2^

g(ρ)=πNcN−1Γ(N−12)(2iaNρ)(2−N)/2ebNρJN/2−1(iaNρ).

Спасибо! Я должен проработать детали, прежде чем принять.
— Каракал

rtrue2^∼Hoyt||x¯−μ||2∼N(0,1NΣ)r2^r2^Σt

Я отредактировал свой ответ на полный ответ. Пожалуйста, дайте мне знать, если вы согласны.
— SomeEE

Σr2^S1N∑i=1N(xi−x¯)TS−1(xi−x¯)1

||xi−μ||2r2Γ(q,ωq)Γ
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.