Combinação linear de dois não normais aleatórios que ainda são membros da mesma família


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É sabido que uma combinação linear de 2 variáveis ​​normais aleatórias também é uma variável normal aleatória. Existem famílias de distribuição não normais comuns (por exemplo, Weibull) que também compartilham essa propriedade? Parece haver muitos contra-exemplos. Por exemplo, uma combinação linear de uniformes não é tipicamente uniforme. Em particular, existem famílias de distribuição não normais em que as seguintes situações são verdadeiras:

  1. Uma combinação linear de duas variáveis ​​aleatórias dessa família é equivalente a alguma distribuição nessa família.
  2. Os parâmetros resultantes podem ser identificados como uma função dos parâmetros originais e das constantes na combinação linear.

Estou especialmente interessado nesta combinação linear:

Y=X1w+X2(1w2)

onde e são amostrados de alguma família não normal, com os parâmetros e , e vem da mesma família não normal com o parâmetro .X1X2θ1θ2YθY=f(θ1,θ2,w)

Estou descrevendo uma família de distribuição com 1 parâmetro por simplicidade, mas estou aberto a famílias de distribuição com vários parâmetros.

Além disso, estou procurando exemplos onde há muito espaço de parâmetro em e para trabalhar com propósitos de simulação. Se você puder encontrar apenas um exemplo que funcione para alguns e muito específicos , isso seria menos útil.θ 2 θ 1 θ 2θ1θ2θ1θ2


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Obrigado. Estou realmente procurando famílias comuns não normais (por exemplo, Weibull). Também tentarei esclarecer que os parâmetros resultantes devem ser funções dos parâmetros originais para uma ampla variedade de parâmetros originais. Ou seja, deve haver muito espaço para parâmetros para trabalhar com propósitos de simulação.
Anthony

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Supondo que estamos falando de combinações lineares arbitrárias de variáveis ​​aleatórias independentes , existem distribuições estáveis (Lévy) . Toda a classe de tais distribuições é totalmente caracterizada por sua função característica assumir uma certa forma. Apenas alguns selecionados têm densidades com expressões conhecidas de forma fechada.
cardeal

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Os estábulos alfa mencionados por @cardinal são uma resposta e, se bem entendi, a única resposta se for necessário que os parâmetros sejam localização e escala, mas existem outras respostas se os parâmetros não precisarem ser localização + escala? (Embora isso talvez esteja tão longe do que o OP queria que essa fosse uma pergunta separada).
Juho Kokkala

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Estou interessado em respostas, mesmo que os parâmetros não sejam de localização e escala.
Anthony

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@ Juho Eu acredito que a resposta em geral é sim. As somas de distribuições correspondem a somas (pontuais) de funções geradoras cumulantes (definidas como o logaritmo da função característica); portanto, o fechamento de um conjunto de distribuições em soma está contido naturalmente dentro do conjunto de todas as distribuições que são combinações lineares (reais) desses cgf's.
whuber

Respostas:


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É sabido que uma combinação linear de 2 variáveis ​​normais aleatórias também é uma variável normal aleatória. Existem famílias de distribuição não normais comuns (por exemplo, Weibull) que também compartilham essa propriedade?

A distribuição normal satisfaz uma boa identidade de convolução: X1 1N[μ1 1,σ1 12],X2N[μ2,σ22]X1 1+X2N[μ1 1+μ2,σ1 12+σ22]. Se você está se referindo ao teorema do limite central, então, por exemplo, essas distribuições gama com o mesmo coeficiente de forma compartilhariam essa propriedade e convolveriam como distribuições gama. Consulte uma nota de advertência sobre a invocação do teorema do limite central . Em geral, no entanto, com coeficientes de forma desiguais, as distribuições gama "adicionariam" por uma convolução que não seria uma distribuição gama, mas sim uma função gama multiplicando uma função hipergeométrica do primeiro tipo, conforme encontrado na Eq. (2) de convolução de duas distribuições gama . A outra definição de adição, que está formando uma distribuição mista de processos não relacionados, não exibirá necessariamente nenhum limite central, por exemplo, se os meios forem diferentes.

Provavelmente existem outros exemplos, ainda não fiz uma pesquisa exaustiva. O fechamento para a convolução não parece ser muito buscado. Para combinação linear, o produto de Pearson VII com um Pearson VII é outro Pearson VII .


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Você pode adicionar variáveis ​​aleatórias Gamma independentes com o mesmo parâmetro de escala e obter outra gama com o mesmo parâmetro de escala, mas não pode usar combinações lineares arbitrárias. Há várias distribuições conhecidas para as quais você pode pegar somas, mas não combinações lineares arbitrárias, e permanecer nessa família. (Já existe uma resposta excluída aqui que fazem o mesmo erro)
Glen_b -Reinstate Monica

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É verdade que a convolução de duas distribuições gama , ver Eq. 2, produz algo diferente de uma distribuição gama, se é isso que você quer dizer.
Carl

O artigo afirma claramente que uma combinação linear de gama não é gama (além da mesma exceção que eu já mencionei) e parece completamente consistente com o que eu disse. Não tenho certeza do que você está me perguntando, mas o artigo confirma minha afirmação de que sua resposta parece afirmar algo que não é o caso.
Glen_b -Reinstala Monica

Não perguntando, dizendo qual é a soma em geral. Modifiquei a resposta para dizer "alguns". Se isso não for bom o suficiente, excluirei minha humilde tentativa de ajudar. E estou perguntando: "Bom o suficiente, ou não?"
Carl

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Agora está um pouco do lado positivo para uma resposta. Você pode mover algumas das informações do seu comentário para a resposta (as informações relacionadas ao que estava no artigo e o link para ele, pelo menos, embora eu inclua uma referência adequada)
Glen_b -Reinstate Monica

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É sabido que uma combinação linear de 2 variáveis ​​normais aleatórias também é uma variável normal aleatória. Existem famílias de distribuição não normais comuns (por exemplo, Weibull) que também compartilham essa propriedade?

PPP

X1 1,X2,X3IID P(uma)(b)(c>0 0)(d): umaX1 1+bX2DistcX3+d.

d=0 0

As distribuições Levy-estáveis ​​podem ser consideradas uma família de distribuições por si só e, nesse sentido, é a única família de distribuições com essa propriedade de estabilidade, uma vez que (por definição) abrange todas as distribuições com essa propriedade. A distribuição normal se enquadra na classe de distribuições Levy-estáveis, assim como a distribuição Cauchy , a distribuição Landau e a distribuição Holtsmark .

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