Файл: Мания, Г. М. Статистическое оценивание распределения вероятностей.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 82

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

мальным

распределением. Теперь,

обозначая V ~ ( V i v

Vkk)

из (6.2.6)

получим, что квадратичная

форма (6.4.7) равна

 

к

- I ( ? S 4

+

2 V Vf,) .

 

 

 

(6.4.8).

V

 

ui= i

1

 

 

 

 

 

 

 

i<i

 

 

 

 

 

 

Применяя (6.4.7), (6.2.8)

в

теорему

5.2, обнаружим,

что

 

 

 

/г=1.

 

 

 

 

 

 

V s 4 = 2

« -Ь (* Н -2 )а .

 

 

(б -4-9)

 

 

г— 1

 

 

 

 

 

 

где вектор ^= (? i,.... ^ )

получается

ортогональным

преобразо­

ванием из У] и тем самым,

как и ч], имеет

стандартное

^-мер­

ное нормальное распределение.

 

 

 

 

 

 

Согласно (6.4.5), (6.4.6), (6.4.8), (6Д.9),

предельное

при

я-»-со распределение Ф(а0,

С0) совпадает с

распределением ква­

дратичной формы

 

k.

k—l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

,? i+

 

| + ( * + 2 ) a

г = 1

 

 

 

 

 

 

 

01=1.

1=1.

 

 

(6.4.10)

 

 

i< i

 

 

 

 

от независимых случайных величин

 

ч]12, .... Ък^-чУк-пк’

К,г,...Лк с распределением

N(0, 1);

(6.4.10)

представляет

собой

линейную комбинацию трех

независимых

случайных

величин,

имеющих распределение у?

с к, (к -\ )(к + 2)

и 1

степенями

свободы, соответственно. Обозначим

/7?(w) = P {2 fe+3'Tc'i/2Z"<w ).

Для вычисления F°k(u) применим теорему Гурланда '(§ 3

гл.

V).

В нашем случае

Хх =

••• =1Ь= 4 ,.

Xft.+1—-•••= Х ъ(к+2)

= 2 ,

X fe{A.+3j = & +2. Удобно

положить X=&-f-2.

2

 

1

Как показывают вы-

2

 

 

 

 

 

 

числения,

 

 

 

 

 

 

kl~r(k -2 y

/•—I

т - 1

Г (^ 1 )(й '+ 2 )

 

 

г! ( t - r ) f

П (* + 2/)

п

2

4-

2/ .

 

 

1=0;

/ь=0у

 

 

 

206


где Gf(x) означает функцию распределения с / степенями свободы..

Обозначим

 

 

 

Р {Z<u} = Fh(u) = Fl(2h+s гМ* и).

(6.4.12)

Fh(u) является предельным распределением для Ф(а0,

С0)

 

lim

Р |Ф(а0, C0)< u } = Fk{u).

 

Теперь из (6.4.1) следует

 

Т е о р е м а

6.7.

Предельное распределение с. к. п.. парамет­

рической оценки

п(х \а, С) плотности п(х |а,. С) многомерного

нормального распределения задается соотношением

 

lim

Р \Y\C\ Ф(а, C)Cu} = Fk(u),

 

где Fh(u) определяется из соотношений (6.4.11) и (6.4.12)*>.

§ 5. СРЕДНЯЯ КВАДРАТИЧЕСКАЯ ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПОГРЕШ­ НОСТЬ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ПЛОТНОСТИ МНОГОМЕР­ НОГО НОРМАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Оценки а и С (§ 3) для параметров а и С нормального ра­ спределения удовлетворяют условиям теоремы 5.7; свойства ре­

гулярности п(х |г, 5)

относительно г и s также

достаточны

для

этой теоремы. Стало быть, из нее автоматически следует

 

Т е о р е м а 6.8.

Предельным распределением

с. к. о. п.

па­

раметрической оценки п(х\а, С) плотности многомерного нор­ мального распределения

У(а, С)— п

[п(х\а, С)—п (х|а, С )]2 Av

п(х |а, С)

 

*) В приложении даны таблицы для F k(u) при >&s=li,3. (табл. 4—6).

207


является распределение

х 2 /г(& + 3)

степенями свободы.

Вычислим W(a, С). Имеем

 

 

 

1+

С)= Г

Q dx= Г п * М Ь'> С><к=

п

 

п(х\а,

С)

п(х|0,

С)

(С)1/3

| (х—Ь)' С~г(х—Ь )+ Х -

- — \ dx,

 

ехр

(2тт:)А/2|С [

 

 

 

 

где Ь= а—а.

 

 

 

 

 

Преобразуем

выражение

в показателе

степени

 

—(х—Ьу С~‘1(х—Ь )+ ~ х' С-1 х = —х' С-1 х + Ь ' С~гх + х гС-1 b

_ х'С~Ч = {*' [2С-1— С"1] х-

2

— 4 (С-1 b)' х}—Ь'С~1Ь.

Пусть Л-^симметричная, положительно определенная матри­ ца и 5—некоторый вектор. Найдем такие векторы e n d , чтобы

х'Ах + b'x = {x-\-c)'A (x+c)+d.

Полагая х = 0

и х ——с,

получим два условия d——c'Ac,

d— c'Ac—b'c, откуда

с = —

А~ХЬ и

<i= — - L b'A~lb. Теперь яс-

но,

что

 

2

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

j

ехр

{ - Т

<х ' Л)£+ 6'*>}

,ix “

 

 

 

/ 1

1

 

 

= |ЛГ^2 е х р ( —

&'Л_16

- 1Д!1/2 X

 

 

 

И V 8

)

(2тс)ь/3

 

X

I ехр |— ~

(х-\-с)'А(х+с)\ dx=\А |_1/2 ехр

< 1

|—-&,Л*1&|

В нашем случае, если матрица 2С~Х—С~х положительно определена, что эквивалентно положительной определенности

матрицы 2/ — С С-1, т. е. условию

* * а ,

(6.5.1)

то

208


n\x\b,

C) Av_

 

n(x |О,

C)

 

|CI1/2

 

1]'b} =

exp (P [C'-12(2C~1— C -1)-1C '1- C

|C 112C-1— С -г I1/2

 

 

= |CC~X(2 /- С С " 1) Г1'2 exp { (a -a y e -1[2 ( 2 /- C C - 1)"1- / ]

(a -a )}.

Итак, при условии (6.5.1)

Ща, C)=n { \CC~1(2I-C C -1)\-1l2 exp [ (a -a)' C'1(2 (21-

-CC-1)-1 —/) (cT—a) ] — 1}.

Вчастности, для одномерного нормального распределения уело вие (6.5.1) принимает вид

с<< 2с

истатистика

-1/2 (а—а)2

-1ехр

 

 

2с — с

в пределе при п-> со имеет

распределение

у2 с двумя степени

ми свободы.

 

 

Kn(x|a, С) применима

также теорема

5.10.

§ 6. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПЛОТНОСТИ ЛОГНОРМАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Обозначим Rk+ ту часть пространства Rk, где все компо­ ненты векторов положительны и если х £ Rk+, то пусть In х означает вектор, компоненты которого—логарифмы от компонент вектора х

In х (In xl5..., In xh).

По определению, случайный вектор X £ Rh+ имеет логнор­ мальное распределение с параметрами а и С, если векторЛп X имеет нормальное распределение с теми же параметрами. Следо­ вательно, плотность распределения вектора X имеет вид

k

Ха1«(In х\а,

су х е Rh+,

] f

In (х\ а, С)=

 

(6.6. 1)

о,

х е Rk+.

 

14. Г. М. Мания

209