ガンマ分布の対数の期待値は何ですか?


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Gamma(α,β)の期待値がαβ、log⁡(Gamma(α,β))の期待値は?分析的に計算できますか?

私が使用しているパラメータ化は、形状率です。


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もし、次いでmathStatica / Mathematicaの、に従ってE [ ログ(X )] = ログ(B )ポリガンマはディガンマ関数を表し+ポリガンマ[A]は、X∼Gamma(a,b)E[log⁡(X)]=log⁡(b)
— wolfies

1
私はあなたのガンマ変数のPDFフォームを提供しないことを追加する必要があり、あなたは平均値であることを報告するため、私のためにそれは次のようになり、一方、(Bどこ、それは私よりもあなたが別の表記を使用している表示され、β = 1 / bα/βabβ=1/b
— オオカミ2018年

本当、ごめんなさい。私が使用しているパラメータ化は、形状率です。 私は、このパラメータ化のためにそれを見つけようとします。Mathematica / WolframAlphaのクエリを提案していただけませんか?βαΓ(α)xα−1e−βx
— Stefano Vespucci

1
Johnson、Lotz、およびBalakrishna(1994)の連続単変量分布Vol 1 2nd Edも参照してください。pp。337-349。
— ビョルン

3
ウィキペディアも参照してください:ガンマ分布#対数期待値と分散
— Glen_b -Reinstate Monica '10

回答:


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これは(たぶん意外かもしれませんが)簡単な基本操作(Richard Feynmanの、パラメーターに関して積分記号で微分するというお気に入りのトリックを使用)で実行できます。


私たちは、想定されているX持つΓ(α,β)分布を、我々はの期待見つけたいY=log⁡(X). ので、まず、βスケールパラメータで、その効果はすることになりますシフトによって対数をlog⁡β. (あなたが使用している場合はβとしてレートパラメータ、問題のように、それはで対数をシフトする−log⁡β.)これは、ケースとの仕事に私たちを許可β=1.

この単純化の後、Xの確率要素は

fX(x)=1Γ(α)xαe−xdxx

ここで、Γ(α)は正規化定数です

Γ(α)=∫0∞xαe−xdxx.

置換x=ey,伴うdx/x=dy,確率要素与えるY、

fY(y)=1Γ(α)eαy−eydy.

YR.

fY

(1)Γ(α)=∫Reαy−eydy.

fY(y)α.

ddαeαy−eydy=yeαy−eydy=Γ(α)yfY(y).

Γ(α),yfY(y):

E(Y)=∫RyfY(y)=1Γ(α)∫Rddαeαy−eydy=1Γ(α)ddα∫Reαy−eydy=1Γ(α)ddαΓ(α)=ddαlog⁡Γ(α)=ψ(α),

(1).

β

E(log⁡(X))=log⁡β+ψ(α)

x/β

E(log⁡(X))=−log⁡β+ψ(α)

xβ


ポリガンマ関数で、どの順序(たとえば、0、1)がディガンマ(@wolfiesが指摘したように)、トリガンマであるかを意味しますか?
— Stefano Vespucci

1
ψ(z)=Γ′(z)/Γ(z).

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@whuberの答えはとてもいいです。私は本質的に彼の答えを統計的理論と(私の意見では)より良く結びつき、そして全体的な技術の力を明らかにするより一般的な形で言い直します。

{Fθ:θ∈Θ}

fθ(x)=exp⁡{s(x)θ−A(θ)+h(x)}

∫fθ(x) dx=1
θ
(†)∫fθ′(x)=∫fθ′(x)fθ(x)fθ(x)=∫uθ(x)fθ(x) dx=0
uθ(x)=ddθlog⁡fθ(x)fθ′(x)=ddθfθ(x)
uθ(x)=s(x)−A′(θ)
A′(θ)=ddθA(θ)(†)Eθ[s(X)]=A′(θ)

β

fθ(x)=βαΓ(α)xα−1e−βx=exp⁡{log⁡(x)α+αlog⁡β−log⁡Γ(α)−βx}.
αs(x)=log⁡xA(α)=log⁡Γ(α)−αlog⁡βddαA(α)
E[log⁡X]=ψ(α)−log⁡β.


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+1このすばらしい一般化を指摘していただきありがとうございます。
— whuber
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