題:
此發行版有名稱嗎?或者是什麼可能會產生隨機過程?
Simon Byrne
2011-08-25 19:16:54 UTC
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具有質量函數的離散分佈

$$ p(x; k)= \ frac {k} {(x + k)(x + k-1)},\ quad x = 1 ,2,\ ldots $$

本文第9頁上的變化。

對於$ k = 1 $,它是 Yule $ \ rho = 1 $的Simon發行版,但是我沒有找到其他示例。

它有名字嗎?它是否出現在其他任何上下文中?有可能會產生一個簡單的隨機過程嗎?

二 答案:
whuber
2011-08-26 02:39:59 UTC
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這是一個離散的冪定律。

(這是一個說明-其含義將在下面進行精確說明-而非技術性術語“離散冪律”的技術含義略有不同,如@Cardinal在此答案的註釋中所示。)

要看到這一點,請注意可以寫出部分分數分解

$$ p(x; k)= \ frac {k} {(x + k)(x + k-1)} = \ frac {1} {1 +(x-1)/ k} -\ frac {1} {1 + x / k}。$$

CDF望遠鏡會變成封閉形式:

$$ \ eqalign { & \ text {CDF}(i)= \ sum_ {x = 1} ^ ip(x; k)\\ = & [\ frac {1} {1 + 0 / k}-\ frac {1} {1 + 1 / k}] + [\ frac {1} {1 + 1 / k}-\ frac {1} {1 + 2 / k}] + \ cdots + [\ frac {1} {1 +(i-1 )/ k}-\ frac {1} {1 + i / k}] \\ = & \ frac {1} {1 + 0 / k} + [-\ frac {1} {1 + 1 / k} + \ frac {1} {1 + 1 / k}] + [-\ frac {1} {1 + 2 / k} + \ cdots + \ frac {1} {1 +(i-1)/ k}]- \ frac {1} {1 + i / k} \\ = &1 + 0 + \ cdots + 0-\ frac {1} {1 + i / k} \\ = & \ frac {i} {i + k}。} $$

(順便說一下,因為這很容易反轉,所以它立即提供了一種從該分佈生成隨機變量的有效方法:只需計算$ \ lceil \ frac {ku} {1-u} \ rceil $,其中$ u $均勻分佈在$(0,1)$上。)

將此表達式與$ i $進行區分可以顯示 CDF可以寫為整數,

$$ \ text {CDF}(i)= \ frac {i} {i + k} = \ int_0 ^ i \ frac {dt / k} {(1 + t / k)^ 2} = \ sum_ {x = 1} ^ i \ int_ {x-1} ^ x \ frac {dt / k} {(1 + t / k) ^ 2},$$

因此

$$ p(x; k)= \ int_ {x-1} ^ x \ frac {dt / k} {(1 + t / k)^ 2}。$$

這種書寫形式表現出$ k $ 作為比例參數,用於由密度決定的(連續)分佈族

$$ f(\ xi)d \ xi =(1 + \ xi)^ {-2} \,d \ xi $$

並顯示了$ p(x; k)$ 是如何通過積分從$ x-1到區間的連續概率而獲得的$到$ x $。顯然,這是指數為-2美元的冪定律。此觀察使您可以進入有關冪律及其在科學,工程和統計學中如何產生的大量文獻,這可能為您最後兩個問題提供許多答案。

(+1)從概率質量函數中可以清楚地看出,$ p(x; k)\ sim kx ^ {-2} $作為$ x \ to \ infty $,這似乎足以得出結論,它是冪次方,法律分佈。實際上,$ p(x; k)x ^ 2 / k \ uparrow 1 $作為$ x \ to \ infty $。
-1
對於您要區分的區別,我不太確定。不幸的是,我沒有機會仔細考慮它,但是看來您正在定義離散的冪定律分佈,它是連續冪定律分佈的離散化版本。我是否正確解釋了您的評論?無論如何,當我在文獻中看到離散功率定律時,通常的定義似乎是我所用的較弱(即漸近)。 (續)
(續)另一方面,[Zipf分佈](http://en.wikipedia.org/wiki/Zipf%27s_law#Theoretical_review)似乎盡可能地遵循離散冪定律,但是我確實不相信它可以作為連續冪定律的離散化而產生。我誤解了你的意圖嗎? (順便說一句,上面的開發非常不錯。對cdf的伸縮總和的識別非常好,對簡單採樣方案的識別也是如此。)
Simon Byrne
2011-08-26 16:49:26 UTC
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好吧,經過更多的研究,我發現了更多細節。

這是幾何分佈與Beta連續混合的特例,因此可以稱為 Beta-幾何分佈。具體來說,如果:$$ P \ sim \ mathrm {Beta}(1,k)$$和:$$ X | P \ sim \ mathrm {Geometric}(P)$$,那麼$ Y的邊際分佈= X + 1 $具有此分佈。因此,這是正負二項式分佈的特例。

它還具有其他一些有趣的特性:

  • 它具有一個無窮平均值
  • 它描述了自己的尾巴分佈:如果$ X $具有參數$ k $的分佈,則$ Xt | X>t $的參數為$ t + k $。


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