Media della distribuzione esponenziale inversa


11

Data una variabile casuale , qual è la media e la varianza di ?Y=Exp(λ)G=1Y

Guardo Inverse Gamma Distribution, ma la media e la varianza sono definite solo per e rispettivamente ...α>1α>2

Risposte:


9

Dato che la distribuzione esponenziale inversa ha , ti sei imbattuto nel fatto che la media dell'esponenziale inverso è . E quindi, la varianza dell'esponenziale inverso non è definita.α=1∞

Se è distribuito in modo esponenziale inverso, esiste ed è finito per e per .GE(Gr)r<1=∞r=1


Questo è collegato alla mia domanda qui
— Diogo Santos,

3

Mostrerò il calcolo per la media di una distribuzione esponenziale in modo da ricordarti l'approccio. Quindi, prenderò l'inverso esponenziale con lo stesso approccio.

DatofY(y)=λe−λy

E[Y]=∫0∞yfY(y)dy

=∫0∞yλe−λydy

=λ∫0∞ye−λydy

Integrazione per parte ( per il momento ignora davanti all'integrale),λ

u=y,dv=e−λydy

du=dy,v=−1λe−λy

=y−1λe−λy−∫0∞−1λe−λydy

=y−1λe−λy+1λ∫0∞e−λydy

=y−1λe−λy−1λ2e−λy

Moltiplica per il davanti all'integrale,λ

=−ye−λy−1λe−λy

Valuta per e ,0∞

=(0−0)−1λ(0−1)

=λ−1

Che è un risultato noto.

Per , si applica la stessa logica.G=1Y

E[G]=E[1Y]=∫0∞1yfY(y)dy

=∫0∞1yλe−λydy

=λ∫0∞1ye−λydy

La differenza principale è che per un'integrazione per parti,

u=y−1

e

du=−1y−2

quindi non ci aiuta per . Penso che l'integrale qui non sia definito. Wolfram alpha mi dice che non converge.G=1y

http://www.wolframalpha.com/input/?i=integrate+from+0+to+infinity+(1%2Fx)+exp(-x)+dx

Quindi la media non esiste per l'esponenziale inverso, o, equivalentemente, per la gamma inversa con . Il motivo è simile per la varianza e .α=1α>2


1
Si noti che (come Whuber ha commentato un'altra risposta) è delimitato da per vicino a e diverge per qualsiasi , quindi l'integrale per diverge effettivamente. exp⁡(−λy)0y0∫0ϵ1ydyϵ>0E[G]
— Strants il

0

Dopo una rapida simulazione (in R), sembra che la media non esista: inserisci qui la descrizione dell'immagine

n<-1000
rates <- c(1,0.5,2,10)

par(mfrow = c(2,2))
for(rate in rates)
{
  plot(cumsum(1/rexp(n, rate))/seq(1,n),type='l',main = paste0("Rate = ",rate),
       xlab = "Sample size", ylab = "Empirical Mean")
}

Per motivi di confronto, ecco cosa succede con una vera variabile casuale esponenziale.

inserisci qui la descrizione dell'immagine


5
La media non può esistere perché l'esponente ha una densità positiva in qualsiasi quartiere di zero.
— whuber

@whuber davvero, questo è ciò che ho cercato di sottolineare: il significato empirico non converge per l'inverso di una legge esponenziale, mentre lo fa per una legge esponenziale.
— RUser4512,

5
Sì, ma (1) dal fatto che ho citato, la conclusione di nessuna aspettativa è immediatamente ovvia e (2) nessuna quantità di simulazione può fare altro che suggerire che un'aspettativa potrebbe essere indefinita. Ad esempio, se si dovesse troncare l'esponenziale a un limite inferiore di , il suo inverso avrebbe effettivamente un'aspettativa finita, ma le simulazioni non sembrerebbero diverse. Pertanto la semplice osservazione (1) sembrerebbe molto più istruttiva e affidabile rispetto alle simulazioni. 10−1000
— whuber

Utilizzando il nostro sito, riconosci di aver letto e compreso le nostre Informativa sui cookie e Informativa sulla privacy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.