نموذج التشتت الأسي

في علم الاحتمالات والإحصاء ، تُعرف فئة نماذج التشتت الأسي ( EDM )، والتي تُسمى أيضًا عائلة التشتت الأسي ( EDF )، بأنها مجموعة من التوزيعات الاحتمالية التي تُمثل تعميمًا للعائلة الأسية الطبيعية . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] تلعب نماذج التشتت الأسي دورًا هامًا في النظرية الإحصائية ، ولا سيما في النماذج الخطية المعممة، نظرًا لبنيتها الخاصة التي تُمكّن من استخلاص استنتاجات حول الاستدلال الإحصائي المناسب .

تعريف

حالة أحادية المتغير

هناك نسختان لصياغة نموذج التشتت الأسي.

نموذج التشتت الأسي الجمعي

في حالة المتغير الواحد، يكون المتغير عشوائيًا ذا قيمة حقيقيةX{\displaystyle X}ينتمي إلى نموذج التشتت الأسي الجمعي ذي المعامل الكنسيθ{\displaystyle \theta }ومعامل الفهرسةλ{\displaystyle \lambda }،Xهـد*(θ،λ){\displaystyle X\sim \mathrm {ED} ^{*}(\theta ,\lambda )}إذا أمكن كتابة دالة كثافة الاحتمال الخاصة بها على النحو التالي

وX(x|θ،λ)=ح*(λ،x)خبرة(θx-λأ(θ)).{\displaystyle f_{X}(x\mid \theta ,\lambda )=h^{*}(\lambda ,x)\exp \left(\theta x-\lambda A(\theta )\right)\,\!.}

نموذج التشتت الأسي التناسلي

توزيع المتغير العشوائي المحوّلY=Xλ{\displaystyle Y={\frac {X}{\lambda }}}يُطلق عليه نموذج التشتت الأسي التناسلي ،Yهـد(μ،σ2){\displaystyle Y\sim \mathrm {ED} (\mu ,\sigma ^{2})}، ويتم تقديمه بواسطة

وY(y|μ،σ2)=ح(σ2،y)خبرة(θy-أ(θ)σ2)،{\displaystyle f_{Y}(y\mid \mu ,\sigma ^{2})=h(\sigma ^{2},y)\exp \left({\frac {\theta yA(\theta )}{\sigma ^{2}}}\right)\,\!,}

معσ2=1λ{\displaystyle \sigma ^{2}={\frac {1}{\lambda }}}وμ=أ(θ){\displaystyle \mu =A'(\theta )}، مما يعنيθ=(أ)-1(μ){\displaystyle \theta =(A')^{-1}(\mu )}ينبع نموذج انتشار المصطلحات من تفسيرσ2{\displaystyle \sigma ^{2}}كمعامل تشتت . لمعامل ثابتσ2{\displaystyle \sigma ^{2}}، الهـد(μ،σ2){\displaystyle \mathrm {ED} (\mu ,\sigma ^{2})}هي عائلة أسية طبيعية .

حالة متعددة المتغيرات

في حالة المتغيرات المتعددة، المتغير العشوائي ذو الأبعاد nX{\displaystyle \mathbf {X} }لها دالة كثافة احتمالية بالشكل التالي [ 1 ]

وX(x|θ،λ)=ح(λ،x)خبرة(λ(θx-أ(θ)))،{\displaystyle f_{\mathbf {X} }(\mathbf {x} |{\boldsymbol {\theta }},\lambda )=h(\lambda ,\mathbf {x} )\exp \left(\lambda ({\boldsymbol {\theta }}^{\top }\mathbf {x} -A({\boldsymbol {\theta }}))\right)\,\!,}

حيث المعاملθ{\displaystyle {\boldsymbol {\theta }}}له نفس الأبعاد مثلX{\displaystyle \mathbf {X} }.

ملكيات

دالة توليد العزوم

دالة توليد العزوم التراكمية لـYهـد(μ،σ2){\displaystyle Y\sim \mathrm {ED} (\mu ,\sigma ^{2})}يُعطى بواسطة

ك(ت؛μ،σ2)=سجلهـ[هـتY]=أ(θ+σ2ت)-أ(θ)σ2،{\displaystyle K(t;\mu ,\sigma ^{2})=\log \operatorname {E} [e^{tY}]={\frac {A(\theta +\sigma ^{2}t)-A(\theta )}{\sigma ^{2}}}\,\!,}

معθ=(أ)-1(μ){\displaystyle \theta =(A')^{-1}(\mu )}

المتوسط ​​والتباين

المتوسط ​​والتباين لـYهـد(μ،σ2){\displaystyle Y\sim \mathrm {ED} (\mu ,\sigma ^{2})}يتم تقديمها بواسطة

هـ[Y]=μ=أ(θ)،متغير[Y]=σ2أ"(θ)=σ2V(μ)،{\displaystyle \operatorname {E} [Y]=\mu =A'(\theta )\,,\quad \operatorname {Var} [Y]=\sigma ^{2}A''(\theta )=\sigma ^{2}V(\mu )\,\!,}

مع دالة تباين الوحدةV(μ)=أ"((أ)-1(μ)){\displaystyle V(\mu )=A''((A')^{-1}(\mu ))}.

التكاثر

لوY1،...،Yن{\displaystyle Y_{1},\ldots ,Y_{n}}مستقلون ومتطابقون معYأناهـد(μ،σ2wأنا){\displaystyle Y_{i}\sim \mathrm {ED} \left(\mu ,{\frac {\sigma ^{2}}{w_{i}}}\right)}أي نفس المعنىμ{\displaystyle \mu }وأوزان مختلفةwأنا{\displaystyle w_{i}}، المتوسط ​​المرجح هو مرة أخرىهـد{\displaystyle \mathrm {ED} }مع

أنا=1نwأناYأناwهـد(μ،σ2w)،{\displaystyle \sum _{i=1}^{n}{\frac {w_{i}Y_{i}}{w_{\bullet }}}\sim \mathrm {ED} \left(\mu ,{\frac {\sigma ^{2}}{w_{\bullet }}}\right)\,\!,}

معw=أنا=1نwأنا{\displaystyle w_{\bullet }=\sum _{i=1}^{n}w_{i}}. لذلكYأنا{\displaystyle Y_{i}}تُسمى هذه الأعضاء التناسلية .

انحراف الوحدة

دالة كثافة الاحتمال لـهـد(μ،σ2){\displaystyle \mathrm {ED} (\mu ,\sigma ^{2})}ويمكن التعبير عنها أيضاً بدلالة الانحراف المعياري للوحدةد(y،μ){\displaystyle d(y,\mu )}مثل

وY(y|μ،σ2)=ح~(σ2،y)خبرة(-د(y،μ)2σ2)،{\displaystyle f_{Y}(y\mid \mu ,\sigma ^{2})={\tilde {h}}(\sigma ^{2},y)\exp \left(-{\frac {d(y,\mu )}{2\sigma ^{2}}}\right)\,\!,}

حيث يأخذ الانحراف الوحدوي شكلاً خاصاًد(y،μ)=yو(μ)+ز(μ)+ح(y){\displaystyle d(y,\mu )=yf(\mu )+g(\mu )+h(y)}أو بدلالة دالة تباين الوحدة كماد(y،μ)=2μyy-تV(ت)دت{\displaystyle d(y,\mu )=2\int _{\mu }^{y}\!{\frac {yt}{V(t)}}\,dt}.

أمثلة

العديد من التوزيعات الاحتمالية الشائعة جداً تنتمي إلى فئة EDMs، ومن بينها: التوزيع الطبيعي ، والتوزيع ذو الحدين ، وتوزيع بواسون ، والتوزيع ذو الحدين السالب ، وتوزيع جاما ، والتوزيع الغاوسي المعكوس ، وتوزيع تويدي .

مراجع

  1. 1 2 يورغنسن، ب. (1987). نماذج التشتت الأسي (مع مناقشة). مجلة الجمعية الإحصائية الملكية ، السلسلة ب، 49 (2)، 127 162.
  2. يورغنسن، ب. (1992). نظرية نماذج التشتت الأسي وتحليل الانحراف. دراسات في الرياضيات، العدد 51.
  3. ماريوت، ب. (2005) "الخلائط المحلية ونماذج التشتت الأسي" pdf