间距与样本均值的比率分布是多少?


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令X1,…,Xn为均值为的iid指数随机变量的样本β,令X(1),…,X(n)为该样本的阶数统计量。让X¯=1n∑i=1nXi。

限定间隔

Wi=X(i+1)−X(i) ∀ 1≤i≤n−1.
可以示出,每个Wi还指数,平均βi=βn−i。

问题:如何找到P(WiX¯>t),其中t是已知的并且非负?

尝试:我知道,这是等于1−FWi(tX¯)。因此,我使用的总概率的法如下所示:

P(Wi>tX¯)=1−FWi(tX¯)=1−∫0∞FWi(ts)fX¯(s)ds,

变成一团糟,但我认为它是易处理​​的积分。

我在这里吗?这是对总概率定律的有效使用吗?

另一种方法可能是看差分布:

P(Wi−tX¯>0)

甚至掰开和:

P(Wi−ŤX¯>0)=P((X(一世+1个)-X(一世))+Ťñ(X(1个)+⋯+X(ñ)))

指数情况的解决方案将是不错的选择,但更好的办法是对分布进行某种通用约束。或者至少是它的时刻,这足以使我产生切比雪夫和马尔可夫不等式。


更新:这里是从第一个方法积分:

1个-∫0∞(1个-经验值⁡(-Ťsβ一世))(1个Γ(ñ)βñsñ-1个经验值⁡(-βs))ds1个-∫0∞(1个-经验值⁡(-(ñ-一世)Ťsβ))(1个Γ(ñ)βñsñ-1个经验值⁡(-βs))ds

我已经玩了一段时间了,我不确定该去哪里。


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分配括号项后,获得的积分看起来相对简单。更改变量后,您将获得一些伽玛函数。
— Alex R.

@AlexR确实可以,但是经过一半之后,我开始怀疑它不会限制在0到1之间。我更多地是在寻找确认是否正确设置了问题。如果我对积分本身不满意,我会问Math.SE
— shadowtalker

Answers:


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您在这里遇到的困难是,您有一个与非独立随机变量有关的事件。可以通过处理事件来简化并解决问题,以便比较独立的增量。要做到这一点,我们首先注意到,对于中,每个顺序统计的可写为:X1个,。。。,Xñ〜IID Exp(β)

X(ķ)=β∑一世=1个ķž一世ñ-一世+1个,

其中(参见例如,1953年仁义,David和2003纳加拉贾)。这使我们能够写出W¯¯ ķ = β Ž ķ + 1 /(ñ - ķ ),我们可以写出样本均值为:ž1个,ž2,。。。,žñ〜IID Exp(1个)w ^ķ=βžķ+1个/(ñ-ķ)

X¯≡βñ∑ķ=1个ñX(ķ)=βñ∑ķ=1个ñ∑一世=1个ķž一世ñ-一世+1个=βñ∑一世=1个ñ∑ķ=一世ñž一世ñ-一世+1个=βñ∑一世=1个ñž一世。

为了便于分析,我们定义数量:

一个≡Ť(ñ-ķ)ñ-Ť(ñ-ķ)。

对于,我们则有:一个>0

P(w ^ķ⩾ŤX¯)=P(žķ+1个ñ-ķ⩾Ťñ∑一世=1个ñž一世)=P(ññ-ķ⋅žķ+1个⩾Ť∑一世=1个ķž一世)=P((ññ-ķ-Ť)žķ+1个⩾Ť∑一世≠ķž一世)=P((ññ-ķ-Ť)ž⩾ŤG)=P(ž⩾一个G),

ž〜经验值(1个)G〜嘎(ñ-1个,1个)Ť⩾ñ/(ñ-ķ)P(w ^ķ⩾ŤX¯)=0Ť<ñ/(ñ-ķ)一个>0

P(w ^ķ⩾ŤX¯)=∫0∞嘎(G|ñ-1个,1个)∫一个G∞经验值(ž|1个)dždG=∫0∞1个Γ(ñ-1个)Gñ-2经验值⁡(-G)∫一个G∞经验值⁡(-ž)dždG=∫0∞1个Γ(ñ-1个)Gñ-2经验值⁡(-G)(1个-经验值⁡(一个G))dG=∫0∞1个Γ(ñ-1个)Gñ-2经验值⁡(-G)dG-∫0∞1个Γ(ñ-1个)Gñ-2经验值⁡(-(一个+1个)G)dG=1个-(一个+1个)-(ñ-1个)=1个-(1个-ñ-ķñ⋅Ť)ñ-1个。

ŤŤ=0Ť=ññ-ķ

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