Różnica losowych zmiennych Gamma


10

Biorąc pod uwagę dwie niezależne zmienne losowe i Y ∼ G a m m a ( α Y , β Y ) , jaki jest rozkład różnicy, tj. D = X - Y ?X∼Gamma(αX,βX)Y∼Gamma(αY,βY)D=X−Y

Jeśli wynik nie jest dobrze znany, w jaki sposób mógłbym uzyskać wynik?


Myślę, że mogą być istotne: stats.stackexchange.com/q/2035/7071
— Dimitriy V.

4
Niestety nie ma znaczenia, ten post rozważa sumę ważoną zmiennych losowych Gamma, gdzie wagi są ściśle dodatnie. W moim przypadku wagi wynosiłyby odpowiednio +1 i -1.
— FBC

Artykuł Moschopoulosa twierdzi, że metodę można rozszerzyć na kombinacje liniowe, ale masz rację, że przeskalowanie wydaje się być ograniczone do wag większych niż 0. Stoję skorygowany.
— Dimitriy V. Masterov

Nie ma nadziei na uzyskanie czegoś prostego lub zamkniętego, chyba że dwa czynniki skali są takie same.
— whuber

3
Mała uwaga: w specjalnym przypadku wykładniczo rozłożonych rvs z tym samym parametrem wynikiem jest Laplace ( en.wikipedia.org/wiki/Laplace_distribution ).
— Ric

Odpowiedzi:


19

Opiszę, w jaki sposób można podejść do problemu, i stwierdzę, że moim zdaniem końcowy rezultat będzie w przypadku specjalnym, gdy parametrami kształtu są liczby całkowite, ale nie wypełniam szczegółów.

  • Po pierwsze, zauważ, że przyjmuje wartości w ( - ∞ , ∞ ), a więc f X - Y ( z ) ma wsparcie ( - ∞ , ∞ ) .X−Y(−∞,∞)fX−Y(z)(−∞,∞)

  • Po drugie, ze standardowych wyników wynika, że ​​gęstość sumy dwóch niezależnych ciągłych zmiennych losowych jest splotem ich gęstości, tj. oraz że gęstość zmiennej losowej - Y wynosi f - Y ( α ) = f Y ( - α ) , wywnioskuj, że f X - Y ( z ) = f X + ( - Y ) ( z ) = ∫ ∞ - ∞ f X ( x ) f - Y ( z - x )

    fX+Y(z)=∫−∞∞fX(x)fY(z−x)dx
    −Yf−Y(α)=fY(−α)
    fX−Y(z)=fX+(−Y)(z)=∫−∞∞fX(x)f−Y(z−x)dx=∫−∞∞fX(x)fY(x−z)dx.
  • XY

    fX−Y(z)={∫0∞fX(x)fY(x−z)dx,z<0,∫0∞fX(y+z)fY(y)dy,z>0.
  • Γ(s,λ)λ(λx)s−1Γ(s)exp⁡(−λx)1x>0(x)X∼Γ(s,λ)Y∼Γ(t,μ)z>0

    fX−Y(z)=∫0∞λ(λ(y+z))s−1Γ(s)exp⁡(−λ(y+z))μ(μy)t−1Γ(t)exp⁡(−μy)dy(1)=exp⁡(−λz)∫0∞p(y,z)exp⁡(−(λ+μ)y)dy.
    z<0
    fX−Y(z)=∫0∞λ(λx)s−1Γ(s)exp⁡(−λx)μ(μ(x−z))t−1Γ(t)exp⁡(−μ(x−z))dx(2)=exp⁡(μz)∫0∞q(x,z)exp⁡(−(λ+μ)x)dx.

s=t

∫0∞xs−1(x+β)s−1exp⁡(−νx)dx
βfX−Y(z)

stp(y,z)yz(s+t−2,s−1)q(x,z)xz(s+t−2,t−1)

  • z>0(1)sy1,z,z2,…zs−1X−YΓ(1,λ),Γ(2,λ),⋯,Γ(s,λ)z>0t

  • z<0X−YΓ(1,μ),Γ(2,μ),⋯,Γ(t,μ)(μ|z|)k−1exp⁡(μz)(μz)k−1exp⁡(−μz)s


2
+1: Po obejrzeniu tego problemu uważam tę odpowiedź za fascynującą.
— Neil G

Przyjmuję tę odpowiedź, chociaż wydaje się, że nie ma rozwiązania w formie zamkniętej. Jest tak blisko, jak to możliwe, dzięki!
— FBC

f−Y(α)≠fY(−α)

f−Y(α)=fY(−α) P{Y>0}=1−Y01

1
YfY(α)fY(α)α<0fY(α)0α<0f−Y(α)=fY(α)=0αYY−−fYR+

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.