Media e varianza di una distribuzione di Poisson gonfiata a zero


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Qualcuno può mostrare come il valore atteso e la varianza del Poisson gonfiato zero, con funzione di massa di probabilità

f(y)={π+(1π)eλ,if y=0(1π)λyeλy!,if y=1,2....

dove è la probabilità che l'osservazione sia zero da un processo binomiale e è la media del Poisson, è derivata?πλ

Il risultato è il valore atteso e la varianza è .μ=(1π)λμ+π1πμ2

AGGIUNGI: Sto cercando un processo. Ad esempio, puoi usare una funzione generatrice di momenti? Alla fine mi piacerebbe vedere come fare per capire meglio la gamma zero inflazionata e altro.


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Sembra che tu conosca un modello per come sorgerebbe una tale distribuzione di probabilità. Puoi usarlo per aiutarti?
cardinale

Risposte:


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Metodo 0 : lo statistico pigro.

Nota che per abbiamo dove è la probabilità che una variabile casuale di Poisson abbia valore . Poiché il termine corrispondente a non influisce sul valore atteso, la nostra conoscenza del Poisson e la linearità delle aspettative ci informano immediatamente che e f ( y ) = ( 1 - π ) p y p y y y = 0 μ = ( 1 - π ) λ E Y 2 = ( 1 - π ) ( λ 2 + λ )y0f(y)=(1π)pypyyy=0

μ=(1π)λ
EY2=(1π)(λ2+λ).

Una piccola algebra e l'identità produce il risultato.Var(Y)=EY2μ2

Metodo 1 : un argomento probabilistico.

È spesso utile avere un semplice modello probabilistico per come nasce una distribuzione. Lascia che e siano variabili casuali indipendenti. Definisci Quindi, è facile vedere che ha la distribuzione desiderata . Per verificare ciò, nota che per indipendenza. Allo stesso modo per .Y P o i ( λ ) X = Z YZBer(1π)YPoi(λ)X f

X=ZY.
XfP(X=0)=P(Z=0)+P(Z=1,Y=0)=π+(1π)eλP(X=k)=P(Z=1,Y=k)k0

Da questo, il resto è facile, poiché dall'indipendenza di e , e, ZY

μ=EX=EZY=(EZ)(EY)=(1π)λ,
Var(X)=EX2μ2=(EZ)(EY2)μ2=(1π)(λ2+λ)μ2=μ+π1πμ2.

Metodo 2 : calcolo diretto.

La media si ottiene facilmente con un leggero trucco per estrarre un e riscrivere i limiti della somma. λ

μ=k=1(1π)keλλkk!=(1π)λeλj=0λjj!=(1π)λ.

Un trucco simile funziona per il secondo momento: da cui possiamo procedere con l'algebra come nel primo metodo.

EX2=(1π)k=1k2eλλkk!=(1π)λeλj=0(j+1)λjj!=(1π)(λ2+λ),

Addendum : questo dettaglio un paio di trucchi utilizzati nei calcoli sopra.

Ricordiamo innanzitutto che .k=0λkk!=eλ

In secondo luogo, nota che dove la sostituzione stata effettuata nel penultimo passaggio.

k=0kλkk!=k=1kλkk!=k=1λk(k1)!=k=1λλk1(k1)!=λj=0λjj!=λeλ,
j=k1

In generale, per il Poisson, è facile calcolare i momenti fattoriali poiché quindi . Arriviamo a "saltare" esimo indice per l'inizio della somma nella prima uguaglianza poiché per qualsiasi , poiché esattamente un termine nel prodotto è zero.EX(n)=EX(X1)(X2)(Xn+1)

eλEX(n)=k=nk(k1)(kn+1)λkk!=k=nλnλkn(kn)!=λnj=0λjj!=λneλ,
EX(n)=λnn0k<nk(k1)(kn+1)=0

Cardinale, è fantastico. Ti dispiacerebbe dare un rapido dettaglio sull'estrazione di ? La mia somma è <molto> arrugginita. Grazie! λ
B_Miner,

Grazie ancora per questo. Questa potrebbe essere una domanda facile, ma cosa succede nella parte superiore del pdf (quando y = 0) perché non viene incluso nel calcolo per ? π+(1π)eλμ
B_Miner,

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Richiama la definizione del valore atteso per una variabile casuale discreta: . Quindi per , il termine nel valore atteso è . μ=EY=y=0yP(Y=y)y=00(π+(1π)eλ)=0
cardinale
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