Harapan Gamma kuadrat


11

Jika distribusi Gamma diparameterisasi dengan dan , maka:αβ

E(Γ(α,β))=αβ

Saya ingin menghitung ekspektasi Gamma kuadrat, yaitu:

E(Γ(α,β)2)=?

Saya pikir itu adalah:

E(Γ(α,β)2)=(αβ)2+αβ2

Adakah yang tahu kalau ungkapan terakhir ini benar?


1
Ini terkait dengan studi simulasi yang saya kerjakan di mana saya menggambar standar deviasi dari Gamma, dan kemudian menginginkan rata-rata varians (yaitu, Gammas kuadrat).
— Joshua

Jawaban:


13

Ekspektasi kuadrat dari setiap variabel acak adalah variansnya ditambah ekspektasinya kuadrat, seperti

D2(X)=E([X−E(X)]2)=E(X2)−[E(X)]2⇒E(X2)=D2(X)+[E(X)]2 .

Harapan dari distribusi -distribusi yang ditentukan seperti di atas adalah (seperti yang Anda sebutkan), variansnya adalah , oleh karena itu, harapan kuadratnya adalahα / β α / β 2Γα/β α/β2

(α/β)2+α/β2 .

Yaitu: Anda benar.


Saya menghargai responsnya, meskipun saya tidak yakin saya mengikuti persamaan Anda --- jika Anda mengikutinya melalui D2 (X) akhirnya sama dengan D2 (X) + E (X) ^ 2
— Joshua

3
Baris itu bukan persamaan tunggal! Perhatikan panah di tengah. Bagian pertama (di sisi kiri panah) adalah satu persamaan yang menyiratkan persamaan kedua (di sisi kanan panah). (Dengan menambahkan kedua sisi.)[E(X)]2
— Tamas Ferenci

7

Demi kelengkapan, saya akan langsung menghitung momen mentah dari kepadatan. Pertama, di bawah parameterisasi bentuk / laju, distribusi gamma memiliki kerapatan Kami akan menerima begitu saja bahwa untuk setiap pilihan parameter , kami memiliki meskipun hasil ini mudah diperoleh dari identitas Maka itu untuk bilangan bulat positif ,α , β > 0 ∫ ∞ x = 0 f X ( x )

fX(x)=βαxα−1e−βxΓ(α),x>0.
α,β>0
∫x=0∞fX(x)dx=1,
∫z=0∞xz−1e−zdz=Γ(z).
k
E[Xk]=∫x=0∞xkfX(x)dx=1Γ(α)∫x=0∞βαxα+k−1e−βxdx=Γ(α+k)βkΓ(α)∫x=0∞βα+kxα+k−1e−βxΓ(α+k)dx=Γ(α+k)βkΓ(α),
di mana pada langkah kedua dari belakang kita amati bahwa integral sama dengan karena itu adalah integral dari kepadatan gamma dengan parameter dan . Untuk , kami segera memperoleh1α+kβk=2E[X2]=Γ(α+2)β2Γ(α)=(α+1)αβ2. Pendekatan lain adalah melalui fungsi menghasilkan momen: mana kondisi pada diperlukan agar integral untuk bertemu. Kami dapat menulis ulang ini sebagai dan karena itu
MX(t)=E[etX]=∫x=0∞βαxα−1e−βx+txΓ(α)dx=βα(β−t)α∫x=0∞(β−t)αxα−1e−(β−t)xΓ(α)dx=(ββ−t)α,t<β,
t
MX(t)=(1−t/β)−α,
E[Xk]=[dkMX(t)dtk]t=0=[(1−t/β)−α−k]t=0∏j=0k−1α+jβ=Γ(α+k)βkΓ(α).

Derivasinya sangat jelas, dan bermanfaat.
— Yosua
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.