连续随机变量样本范围的分布

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, …,是来自连续分布的随机样本。是样本中最小和最大的值。样本范围,即最大值和最小值之间的差值。样本范围是对样本变化的粗略测量。此演示显示了从一些已知的连续分布中提取样本时样本范围的分布。

贡献者:Heikki Ruskeepää (2014年6月)
开放内容授权于抄送BY-NC-SA


快照


细节

快照1:样本取自标准均匀分布;蓝线是均匀分布的概率分布函数(PDF)。每个红色曲线都是一个样本范围的PDF:当只有两个观测值时,暗红色曲线是样本范围的PDF。当有3到10个观察值时,浅红色曲线是样本范围的PDF。绿色垂直线是按照深红色PDF的预期绘制的。当均匀分布有两个观测值时,样本范围呈现接近零的小值,概率高于接近一的大值;期望是。对于三个观测值的样本,范围具有较高概率的中间值;期望是。对于四个观测值的样本,范围的期望值为。平均而言,观察次数越多,样本范围的值就越大。例如,对于10个观察值的样本,样本范围很有可能从间隔中获取值,例如,; 期望是.

快照2:样本取自平均值为1的指数分布。两次观测的样本范围分布与原始指数分布相同(蓝线位于暗红色曲线后面)。对于10个观测值的样本,样本范围很有可能采用的值来自于,例如,; 预期为2.83。

快照3:样本来自标准正态分布。两次观测的样本范围分布具有很高的概率值,例如,; 预期为1.13。对于10个观测值的样本,样本范围很有可能采用的值来自于,例如,; 预期为3.08。

演示中考虑的分布如下(如下数学软件输入):

均匀分布[{0,1}] 贝塔分布[2,1] 指数分布[1] 伽马分布[2,1] 正态分布[0,1] 物流配送[0,1] 极值分布[0,1]

假设样本变量的累积分布函数(CDF)和概率密度函数(PDF)分别为。样本范围的CDF对于大小的样本是[1,第31页]

.

该公式用于推导演示中的CDF(变量代码中)。PDF(变量(代码中)是通过区分CDF得出的。然而,对于正态分布无法计算,因此我们使用插值函数近似样本范围的CDF(函数插值). 然后通过微分插值函数计算PDF;演示代码包含InputForm中生成的插值函数。

期望值是以通常的方式精确计算的(精确值可以从代码中找到;在演示中,我们只显示十进制值)。然而,对于正态分布的期望值,我们只使用插值函数和N集成.

参考

[1] B.C.Arnold、N.Balakrishnan和H.N.Nagaraja,订单统计第一课程,费城:SIAM,2008年。



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