Średnia i wariancja zerowo napompowanego rozkładu Poissona


11

Czy ktokolwiek może pokazać, w jaki sposób oczekiwana wartość i wariancja zerowego nadciśnionego Poissona, z funkcją masy prawdopodobieństwa

f(y)={π+(1−π)e−λ,if y=0(1−π)λye−λy!,if y=1,2....

gdzie jest prawdopodobieństwem, że obserwacja wynosi zero w procesie dwumianowym, a jest średnią Poissona?πλ

Wynikiem jest oczekiwana wartość a wariancja to .μ=(1−π)λμ+π1−πμ2

DODAJ: Szukam procesu. Na przykład, czy możesz użyć funkcji generowania momentu? Ostatecznie chciałbym zobaczyć, jak to zrobić, aby lepiej zrozumieć zerową pompę gamma i inne.


1
Wygląda na to, że znasz model powstawania takiego rozkładu prawdopodobieństwa. Czy możesz to wykorzystać, aby ci pomóc?
— kardynał

Odpowiedzi:


22

Metoda 0 : Leniwy statystyk.

Zauważ, że dla mamy gdzie jest prawdopodobieństwem, że zmienna losowa Poissona przyjmuje wartość . Ponieważ termin odpowiadający nie wpływa na wartość oczekiwaną, nasza znajomość Poissona i liniowości oczekiwań natychmiast mówi nam, że i y≠0f(y)=(1−π)pypyyy=0

μ=(1−π)λ
EY2=(1−π)(λ2+λ).

Mała algebra i tożsamość daje wynik.Var(Y)=EY2−μ2

Metoda 1 : Argument probabilistyczny.

Często pomocne jest posiadanie prostego modelu probabilistycznego określającego sposób powstawania rozkładu. Niech i będą niezależnymi zmiennymi losowymi. Zdefiniuj Łatwo więc zauważyć, że ma pożądany rozkład . Aby to sprawdzić, zwróć uwagę, że przez niezależność. Podobnie dla .Z∼Ber(1−π)Y∼Poi(λ)

X=Z⋅Y.
XfP(X=0)=P(Z=0)+P(Z=1,Y=0)=π+(1−π)e−λP(X=k)=P(Z=1,Y=k)k≠0

Wynika z tego, reszta jest prosta, ponieważ przez niezależności i , i ZY

μ=EX=EZY=(EZ)(EY)=(1−π)λ,
Var(X)=EX2−μ2=(EZ)(EY2)−μ2=(1−π)(λ2+λ)−μ2=μ+π1−πμ2.

Metoda 2 : Obliczanie bezpośrednie.

Średnią wartość można łatwo uzyskać przez lekką sztuczkę wyciągnięcia jednego i przepisania granic sumy. λ

μ=∑k=1∞(1−π)ke−λλkk!=(1−π)λe−λ∑j=0∞λjj!=(1−π)λ.

Podobna sztuczka działa po raz drugi: od tego momentu możemy przejść do algebry jak w pierwszej metodzie.

EX2=(1−π)∑k=1∞k2e−λλkk!=(1−π)λe−λ∑j=0∞(j+1)λjj!=(1−π)(λ2+λ),

Dodatek : Zawiera szczegółowe informacje na temat kilku sztuczek zastosowanych w powyższych obliczeniach.

Najpierw pamiętaj, że .∑k=0∞λkk!=eλ

Po drugie, zauważ, że gdzie podstawienie dokonano w przedostatnim etapie.

∑k=0∞kλkk!=∑k=1∞kλkk!=∑k=1∞λk(k−1)!=∑k=1∞λ⋅λk−1(k−1)!=λ∑j=0∞λjj!=λeλ,
j=k−1

Ogólnie rzecz biorąc, dla Poissona łatwo jest obliczyć momenty czynnikowe od więc . Przechodzimy do „pomijania” do tego indeksu na początku sumy w pierwszej równości, ponieważ dla dowolnego , ponieważ dokładnie jeden termin w produkcie wynosi zero.EX(n)=EX(X−1)(X−2)⋯(X−n+1)

eλEX(n)=∑k=n∞k(k−1)⋯(k−n+1)λkk!=∑k=n∞λnλk−n(k−n)!=λn∑j=0∞λjj!=λneλ,
EX(n)=λnn0≤k<nk(k−1)⋯(k−n+1)=0

Kardynale, to jest fantastyczne. Czy mógłbyś podać krótki szczegół wyciągnięcia ? Moje podsumowanie jest <bardzo> zardzewiałe. Dzięki! λ
— B_Miner

Jeszcze raz dziękuję za to. To może być łatwe pytanie, ale co dzieje się z górną częścią pdf (gdy y = 0) dlaczego nie jest uwzględnione w obliczeniach dla ? π+(1−π)e−λμ
— B_Miner

1
Przypomnijmy definicję oczekiwanej wartości dyskretnej zmiennej losowej: . Zatem dla terminem w oczekiwanej wartości jest . μ=EY=∑y=0∞yP(Y=y)y=00⋅(π+(1−π)e−λ)=0
— kardynał
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.