Zajmijmy się postawionym pytaniem: To wszystko jest dla mnie nieco tajemnicze. Czy rozkład normalny ma podstawowe znaczenie dla wyprowadzenia rozkładu gamma ...? Nie jest tajemnicą, po prostu rozkład normalny i rozkład gamma są członkami, między innymi wykładniczej rodziny rozkładów, której rodzina jest definiowana przez zdolność do konwersji między formami równościowymi przez podstawienie parametrów i / lub zmiennych. W konsekwencji, istnieje wiele konwersji przez podstawienie między rozkładami, A niektóre z nich są podsumowane na poniższym rysunku.
LEEMIS, Lawrence M .; Jacquelyn T. MCQUESTON (luty 2008). „Univariate Distribution Relations” (PDF). American Statistician. 62 (1): 45–53. doi: 10.1198 / 000313008x270448 przytocz
Oto dwa bardziej szczegółowo relacje rozkładu normalnego i rozkładu gamma (wśród nieznanej liczby innych, np. Poprzez chi-kwadrat i beta).
Po pierwsze, następuje bardziej bezpośredni związek między rozkładem gamma (GD) a rozkładem normalnym (ND) ze średnią zero. Mówiąc najprościej, GD ma normalny kształt, ponieważ jego parametr kształtu może wzrosnąć. Udowodnienie, że tak jest, jest trudniejsze. W przypadku GD
GD ( z; a , b ) =⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪b- aza - 1mi- zbΓ ( a )0z> 0inny.
Ponieważ parametr kształtu GD , kształt GD staje się bardziej symetryczny i normalny, jednak wraz ze wzrostem średniej wraz ze wzrostem musimy przesunąć GD w lewo o aby utrzymać go w bezruchu, a na koniec, jeśli chcemy zachować to samo odchylenie standardowe dla naszego przesuniętego GD, musimy zmniejszyć parametr skali ( ) proporcjonalnie do .a → ∞za( a - 1 ) 1za--√kb1za--√
Aby przekształcić GD w przypadek ograniczający ND, ustawiliśmy standardowe odchylenie na stałą ( ), pozwalając i przesunąć GD w lewo, aby mieć tryb zerowy przez podstawienieNastępniekb = 1za--√kz= ( a - 1 ) 1za--√k + x .
GD ( ( a - 1 ) 1za--√k + x ; a , 1 za--√k )=⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪( kza--√)- ami- a--√xk- a + 1( ( a - 1 ) kza--√+ x )a - 1Γ ( a )0x > k ( 1 - a )za--√inny.
Zauważ, że w limicie jako najbardziej ujemna wartość dla której ten GD jest niezerowy . Oznacza to, że częściowo nieskończone wsparcie GD staje się nieskończone . Przyjmując limit jako sparametryzowanego GD, znajdujemya → ∞x→ - ∞a → ∞
lima → ∞( kza√)- ami- a√xk- a + 1( ( a - 1 ) kza√+ x )a - 1Γ ( a )= e- x2)2 tys2)2 π--√k= ND ( x ; 0 , k2))
Graficznie dla i GD jest w kolorze niebieskim, a ograniczenie jest w pomarańczowy poniżejk = 2a = 1 , 2 , 4 , 8 , 16 , 32 , 64ND ( x ; 0 , 2 2))
Po drugie. Zwróćmy uwagę, że ze względu na podobieństwo formy między tymi rozkładami, można właściwie rozwinąć relacje między rozkładami gamma i rozkładów normalnych, wyciągając je z cienkiego powietrza. Innymi słowy, opracowujemy uogólnione rozkładanie gamma rozkładu normalnego rozkładu gamma.
Zauważ najpierw, że to częściowo nieskończone wsparcie rozkładu gamma utrudnia bardziej bezpośredni związek z rozkładem normalnym. Jednak przeszkodę tę można usunąć, biorąc pod uwagę rozkład w połowie normalny, który ma również częściowo nieskończone wsparcie. Zatem można uogólnić rozkład normalny (ND), najpierw składając go do połowy normalnej (HND), odnosząc się do uogólnionego rozkładu gamma (GD), a następnie dla naszego tour de force „rozkładamy” oba (HND i GD), aby w ten sposób uogólnić ND (GND).
Uogólniony rozkład gamma
GD ( x ; α , β, γ, μ ) =⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪γmi- ( x - μβ)γ( x - μβ)α γ- 1βΓ ( α )0x > μinny,
Może być ponownie sparametryzowany, aby był rozkładem w połowie normalnym ,
GD ( x ; 12), π--√θ, 2 , 0 ) =⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪2 θ e- θ2)x2)ππ0x > 0inny= HND ( x ; θ )
Zauważ, żeZatemθ = π√σ2)√.
ND ( x ; 0 , σ2)) = 12)HND ( x ; θ ) + 12)HND ( - x ; θ ) = 12)GD ( x ; 12), π--√θ, 2 , 0 )+ 12)GD ( - x ; 12), π--√θ, 2 , 0 ),
co implikuje to
GND ( x ; μ , α , β)= 12)GD ( x ; 1β, α , β, μ ) + 12)GD ( - x ; 1β, α , β, μ )= βmi- ⎛⎝⎜| x - μ |α⎞⎠⎟β2 α Γ ( 1β),
jest uogólnieniem rozkładu normalnego, gdzie to lokalizacja, to skala, a to kształt, a gdzie daje rozkład normalny. Obejmuje rozkład Laplace'a, gdy . Gdy , gęstość zbiega się punktowo z jednolitą gęstością na . Poniżej przedstawiono uogólniony rozkład normalny wykreślony dla w kolorze niebieskim z normalnym przypadkiem w kolorze pomarańczowym.μα > 0β> 0β= 2β= 1β→ ∞( μ - α , μ + α )α = π√2), β= 1 / 2 , 1 , 4α = π√2),β= 2
Powyższe można postrzegać jako uogólniony rozkład normalny Wersja 1, aw różnych parametryzacjach jest znany jako wykładniczy rozkład mocy, a uogólniony rozkład błędów, który z kolei jest jednym z kilku innych uogólnionych rozkładów normalnych .