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Seja variáveis ​​aleatórias independentes.Xi∼Gamma(α,pi),i=1,2,...,n+1

Defina e . Mostre que são distribuídos independentemente.Z1=∑i=1n+1XiZi=Xi∑j=1iXj,i=2,3,...,n+1Z1,Z2,...,Zn+1

A densidade da junta de é dada por(X1,...,Xn+1)

fX(x1,...,xn+1)=[α∑i=1n+1pi∏i=1n+1Γ(pi)exp⁡(−α∑i=1n+1xi)∏i=1n+1xipi−1]Ixi>0,α>0,pi>0

Transformamos modo queX=(X1,⋯,Xn+1)↦Z=(Z1,⋯,Zn+1)

Z1=∑i=1n+1Xi eZi=Xi∑j=1iXj,i=2,3,...,n+1

⟹xn+1=z1zn+1,

xn=z1zn(1−zn+1),

xn−1=z1zn−1(1−zn)(1−xn+1),

⋮

x3=z1z3∏j=4n+1(1−zj)

x2=z1z2∏j=3n+1(1−zj)

x1=z1∏j=2n+1(1−zj) , em que e0<z1<∞0<zi<1,i=2,3,⋯,n+1

O jacobiano da transformação éJ=∂(x1,...,xn+1)∂(z1,...,zn+1)=det(∂x1∂z1⋯∂x1∂zn+1⋱∂xn+1∂z1⋯∂xn+1∂zn+1)

Executando a operação , obtemos como o determinante deR1′=∑1n+1RiJ

(100⋯00z2∏3n+1(1−zj)z1∏3n+1(1−zj)z3∏4n+1(1−zj)0z1∏4n+1(1−zj)⋱zn(1−zn+1)00⋯z1(1−zn+1)−z1znzn+100⋯0z1)

que é igual a .z1n(1−z3)(1−z4)2...(1−zn)n−2(1−zn+1)n−1

Após alguma simplificação, obtemos a densidade conjunta de comoZ

fZ(z1,...,zn+1)=∏i=1n+1fZi(zi)

ondeZ1∼Gamma(α,∑1n+1pi),

Z2∼Beta1(p1,p2),

Z3∼Beta1(p3,p1+p2),

⋮

Zn+1∼Beta1(pn+1,∑1npi) ,

com e ,0<z1<∞0<zi<1,i=2,3,⋯,n+1

α>0 e para .pi>0i=1,2,...,n+1


Escusado será dizer que encontrar as soluções inversas e avaliar o jacobiano era complicado e demorado. Além de fazer o trabalho, também determina as distribuições dos 's.xiZi

Existe alguma maneira mais simples de mostrar apenas a independência dos 's?Zi


Eu quis dizer nos rhs de . ...(1−zn+1)xn−1
— precisa

A única maneira de pensar em simplificar isso é usando indução, ou seja, começando com o caso n = 1 e encontrando e são independentes, depois usando a independência de com o ( ) para adicionar apenas o um por um, conforme necessário. Z1Z2XiZjj<iXi
— aleshing

Relacionado com a distribuição Dirichlet .
— precisa

Respostas:


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Vou provar a afirmação equivalente.

Seja , , , sejam independentes. Denota , ; , . Então , , , e são independentes e .n≥1Xk∼Γ(α,pk)k=1,…,n+1Sk=X1+⋯+Xkk=1,…,n+1Rk=SkSk+1k=1,…,nR1R2…RnSn+1Sn+1∼Γ(α,p1+⋯+pn+1)

Observação Na notação OP, , , .Z1=Sn+1Zk=1−Rk−1k=2,…,n+1

Prova . é fácil (e bem conhecido).n=1

n−1⇒n .

Por hipótese de indução e independência, os vetores e são independentes. Portanto, os vetores e são independentes. Ambos os vetores têm componentes independentes: por hipóteses de indução, por base de indução. Portanto, seus componentes são variáveis ​​aleatórias independentes.R=(R1,…,Rn−1)(Sn,Xn+1)R(SnSn+Xn+1,Sn+Xn+1)=(Rn,Sn+1)R(Rn,Sn+1)


Não há problema em incluir a distribuição de na instrução, a prova não será alterada. A distribuição de já está lá: preciso dizer que a independência de e segue a base de indução.RnSnRnSn+1

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