给定n个均匀分布的r.v,那么一个rv的PDF除以所有n个r.v的总和是多少?


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我对以下类型的情况感兴趣:有n个连续的随机变量,这些变量的总和必须为1。那么任何一个这样的变量的PDF将是什么?因此,如果n=3,那么我对X 1的分布感兴趣X1X1+X2+X3,其中X1,X2X3均均匀分布。平均,当然,在这个例子中,1/3,作为平均只有1/n,虽然很容易R中模拟的分布,我不知道是什么的PDF或CDF实际方程式。

这种情况与Irwin-Hall分布( https://en.wikipedia.org/wiki/Irwin%E2%80%93Hall_distribution)有关。只有Irwin-Hall是n个均匀随机变量之和的分布,而我想将n个均匀rv之一除以所有n个变量之和的分布。谢谢。


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如果n连续统一随机变量的总和为1,则n=3X1+X2+X3=1,因此X 1的分布X1X1+X2+X3=X1的分布相同X1,对吗?
Dilip Sarwate 2015年

1
我应该纠正自己:N个均匀分布的总和不等于1。我假设它们的均值在0到1之间,所以它们的总和可以是从0到N的任何值。通过所有N个统一变量的总和得出一组N个随机变量,它们的总和等于1,并且具有期望值1 / N。注意:我从第一句话中删除了“制服”一词。我正在寻找的分布不是均匀的,而是通过将N个均匀变量之一除以所有N个均匀变量的总和而得出的。我只是不确定如何。
user3593717 2015年

呈指数分布的情况下,归一化变量的矢量具有Dirichlet分布。这本身可能很有趣,但是研究也可能为这种情况提供策略。Xi
推测2015年

Answers:


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域中的断点使它有些混乱。一种简单而乏味的方法是建立最终结果。对于Y = X 2 + X 3W = X 2 + X 3n=3,Y=X2+X3, Ť=1+w ^那么Z=1W=X2+X3X1,T=1+W.Z=1T=X1X1+X2+X3.

断点处于1 1和2 W¯¯Y, 2和3 Ť 1 / 3 1 / 2 ž 我发现完整的pdf是W,T,1/31/2Z.

f(z)={     1(1z)2 ,if 0z1/33z39z2+6z13z3(1z)2 ,if 1/3z1/2       1z3z3 ,if 1/2z1

然后可以找到cdf为

F(z)={           z(1z) ,if 0z1/312+18z3+24ž2-9ž+1个6ž21个-ž 如果 1个/3ž1个/2        56+2ž-1个6ž2 如果 1个/2ž1个

+1好。此外,您的密度精美同意与仿真。
Glen_b-恢复莫妮卡2015年

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。我们可以发现的CDF X 1 / Σ Ñ = 1 X 通过计算 P X 1ÿ=一世=2ñX一世X1个/一世=1个ñX一世 然后我们区分并替换Irwin-Hall pdf,以获得所需的pdf: ft

PX1个一世=1个ñX一世Ť=PX1个Ť一世=1个ñX一世=P1个-ŤX1个Ť一世=2ñX一世=PX1个Ť1个-Ťÿ=01个PX1个Ť1个-Ťÿ dX1个=01个1个-Fÿ1个-ŤŤX1个 dX1个=1个-01个Fÿ1个-ŤŤX1个 dX1个
从这里开始,它有点混乱,但是您应该能够交换积分和求和,然后执行替换(例如,u
f(t)=01fY(1ttx1)x1t2 dx1=1t201(n1)t1tk=01ttx11(n2)!(1)kn1个ķ1个-ŤŤX1个-ķñ-1个X1个 dX1个
)来评估积分,并因此获得pdf的明确公式。ü=ŤX1个1个-Ť-ķ

1

假设

“ N个均匀分布的总和不等于1。”

这是我开始的方式(不完整):

考虑,令X = X iÿ=一世=1个ñX一世X=X一世通过稍微滥用符号来。

考虑,V=Yü=XÿV=ÿ

X=üVÿ=V

然后进行变量转换

Ĵ=[Vü01个]

的联合概率函数由下式给出:üV

FüVüv=FXÿüvv|Ĵ|

其中ÿ ř 瓦特Ñ ħ Xü01个ÿ一世[Rw一世ñH一个

fX(x)={10x1个0ØŤHË[Rw一世sË

并且

Fÿÿ=1个2ñ-1个ķ=0ñ-1个ķñķX-ķñ-1个s一世GñX-ķ

因此,

fU,V(u,v)={12(n1)!k=0n(1)k(nk)(uvk)n1sign(uvk)0uv10otherwise

fU(u)=fU,V(u,v)dv


0

假设我们已经知道的和具有欧文霍尔分布。现在,您的问题更改为找到X的pdf(或CDF)U(0,1)当X有ù01分布和ÿ具有欧文霍尔分布。XYU(0,1)Y

首先,我们需要找到Y的联合pdf 。XY

Y1=X1Y2=X1+X2Y3=X1+X2+X3

然后

X1=Y1X2=Y2Y1X3=Y3Y2Y1

J=|X1Y1X1Y2X1Y3X2Y1X2Y2X2Y3X3Y1X3Y2X3Y3|=1

由于都与IID ü 0 1 因此,˚F X 1X 2X 3= ˚F X 1˚F XX1,X2,X3U(0,1),f(x1,x2,x3)=f(x1)f(x2)f(x3)=1

y的联合分布y1,y2,y3

g(y1,y2,y3)=f(y1,y2,y3)|J|=1

接下来让我们对积分,我们可以获得Y 1Y 3的联合分布,即X 1X 1 + X 2 + X 3的联合分布Y2Y1Y3X1X1+X2+X3

正如whuber建议的那样,我现在更改了限制

(1)h(y1,y3)=y1+1y31g(y1,y2,y3)dy2=y1+1y311dy2=y3y12

现在,我们知道联合pdf 即联合pdf X 1X 1 + X 2 + X 3X,YX1X1+X2+X3y3y12

接下来让我们找到X的pdfXY

我们需要另一种转变:

Y1=XY2=XY

那么X=Y1Y=Y1Y2

然后

J=|xy1xy2yy1yy2|=|101y2y1y22|=y1y22

我们已经从上面的步骤ref (1)联合得到的联合分布。X,Y

g2(y1,y2)=h(y1,y3)|J|=(y3y12)y1y22

接下来,我们将积分出来,得到y 2的pdf,然后得到X的pdfy1y2XY

(2)h2(y2)=01(y3y12)y1y22dy1=1y22(y32131)

X/YX1X1+X2+X3

y3(2)呢?

Y3=X1+X2+X3

Y3具有Irwin-Hall分布。

n=3


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模拟似乎与该pdf不一致。
Glen_b-恢复莫妮卡

逻辑和步骤看似正确,但我对此解决方案感到不舒服。
2015年

2
y2y1y2y3y31y2y1+1
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