指数関数より大きいガンマの確率


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LETと。XGamma(3,3)YExp(1)

を計算するにはどうすればよいですか?P(X>Y)

に書き換えると思いますが、2つの異なる分布のを計算する方法がわかりません。P(XY>0)XY



ここにあなたの問題を扱っている記事があります。あなたの場合、密集した密度が得られると思います。標準の指数分布が分布であることを確認してください。XYGamma(1,1)
COOLSerdash 2017年

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@COOLそのアプローチは機能しますが、単一の確率を見つけるのは非常に複雑な方法のようです。差の分布全体を把握する必要はありません。
whuber

重要な前提独立のと不足しています。XY
StubbornAtom

回答:


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場合密度関数を有すると独立は密度関数、次に Xλ(λx)2Γ(3)exp(λx)1{x:x>0}Yexp(y)1{y:x>0}

P{X<Y}=0λ(λx)2Γ(3)exp(λx)xexp(y)dydx=0λ(λx)2Γ(3)exp((λ+1)x)dx=(λλ+1)30(λ+1)((λ+1)x)2Γ(3)exp((λ+1)x)dx=(λλ+1)3.

到着率がポアソン過程も考えてみましょう。このプロセスを2つの独立したポアソンサブプロセスとをそれぞれレートと分解して、各到着をプロセス(確率 )または プロセスに(確率)、各ラベルは他のすべてのラベルから独立して選択されます。次に、をの3番目の到着時刻(後)とことができます。λ+1XYλ1Xλλ+1Y1λ+1Xt=0Xサブプロセスながら、(後の最初の到着時間でありで)サブプロセス。この解釈では、は後の最初の3つの到着がすべて サブプロセスに属するものとしてラベル付けされたイベントであり、このイベントは確率 。ほら、マ!答えに到達するまでに積分は計算されませんでした!Yt=0YX<Yt=0X(λλ+1)3


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ガンマ確率変数とベータ確率変数の間には関係があり、2つの独立したガンマ確率変数の一般式が導かれます。P[X>Y]

もしとここで形状パラメータであり、スケールパラメータであり、そして平均であるその後、XGamma(α1,β1)YGamma(α2,β2),αβαβ,

P[X>Y]=Hα2,α1(β1β1+β2),

ここで、はベータ確率変数の累積分布関数です。あなたの場合、私はを計算しますHP[X>Y]=0.984375

ガンマ分布の別のパラメーター化を使用した場合、これを調整する必要があります。

これが開発です。我々が構築することができると次に、 β1YGamma(α2,β1β2)β2XGamma(α1,β1β2).

W=β1Yβ1Y+β2X

は、最初の形状パラメーターがで2番目の形状パラメーターがベータ分布があることが知られています(https://en.wikipedia.org/wiki/Gamma_distribution、「関連する分布とプロパティ」セクションを参照)Wα2α1.

したがって、

P[W=β1Yβ1Y+β2X<β1β1+β2]=Hα2,α1(β1β1+β2),

ここで、はベータ確率変数の累積分布関数です。H

逆数を取って単純化すると、

P[W=β1Yβ1Y+β2X<β1β1+β2]=P[β1Y+β2Xβ1Y>β1+β2β1]

=P[1+β2Xβ1Y>1+β2β1]=P[XY>1]=P[X>Y]=Hα2,α1(β1β1+β2)

この結果を示したり、アクセス可能な参照を引用したりできますか?なぜそれが本当であるはずなのかを理解するのに苦労しています。たとえば、とし、が大きくなるとどうなるかを考えます。右側は下からに近づきますが、左側はに近づくはずです。α1=α2=β2=1β1F1,1(1)=0.3918261
whuber

1
どこで入手できますか?前述のように、はベータ確率変数の累積分布関数です。したがって、しかし、この表記が誤解を招く可能性があることはわかります。時間があれば、結果を表示するための開発を追加します。F1,1(1)=0.391826FF1,1(1)=1.
soakley 2017年

申し訳ありませんが、「ベータ」の部分を見落として、あなたが(密接に関連している)F比率分布を参照していると仮定しました!説明していただきありがとうございます。
whuber

@whuber soakleyこれは次のようになると思います: whereとはと単位スケーリングバージョンです。使用(ウィキペディア)、その注目、与え。P[X>Y]=P[Y<β2β1X]XGamma(α1,1)YGamma(α2,1)XYYY+XBeta(α2,α1)P[YY+X<c]=P[Y<c1cX]c1c=β2β1c=β1β1+β2
A. Webb 2017年

はい、開発を追加し、分布との混同を避けるためにベータcdfをとして指定するように変更しました。HF
soakley 2017年

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を計算する適切な方法は、二重積分によるP[Y>X]

0fX(x)dxxfY(y)dy

内側積分は、の生存関数として認識することができる場合、指数関数とパラメータで、に等しい。次に残りの積分Yλ=1xex

0exfX(x)dx

評価されるモーメント母関数として認識されます。のMGF はで、はX1Gamma(1θt)kθ=3,k=3,t=1

(1+3)3=0.015625

問題はだったので、P[X>Y]=1P[Y>X]

1(1+3)3=10.015625=0.984375

これはsoakleyの回答に同意します

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