有限サポートのある分布を一意に定義する瞬間はいくつですか?


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簡単な質問ですが、他の場所では正確な答えを見つけることができませんでした。正確な確率質量関数を一意に識別するには、有限サポートの離散確率分布のモーメントがいくつ必要ですか?分布が有界間隔内の最大点をサポートしていることがわかっていると仮定します(私の目的では、間隔は)。ただし、点はわかりません。N[0,1]

分布がいくつかの瞬間によって一意に識別されるのは事実ですか?私の仮説は、それが最初の瞬間かもしれないということです。私たちが識別するために持っているので質点とそのの個々の確率を、一つは私たちが必要だと思うかもしれません方程式を、それぞれの瞬間は、私たちに1つの方程式、プラス制限その確率の総和を与える。しかし、これらの方程式は質点で線形ではないため、特定されたことはすぐにはわかりません。2N1NN2N1

私はを認識していハウスドルフモーメント問題、私は瞬間の無限列が一意に任意の有界分布を特定することを知っているので、私は特に、さらに、有限サポートを持つディストリビューションにドメインを制限するに興味を持っています。参考文献もいただければ幸いです!

ありがとう!


サポートセットの点が等間隔に配置されている場合、最初のモーメントのみを知る必要があることを証明できます。これは、この場合、モーメント生成関数が次多項式になるためです。次数多項式は、ある点での最初の導関数がわかっている場合に一意に決定されます。瞬間は何ですか。サポートポイントが等間隔ではない、より一般的なケースでこれを証明する明確な方法はありません。完全な無限の瞬間のシーケンスを知る必要があると思います。N+1Netnn+1
olooney

不等間隔の場合、質点とその重みを モーメントで決定できない簡単な例はありますか?または、完全な無限シーケンスが必要だと思う理由の直感?2N+1
housed_off_space

反例を作成するのは非常に難しいでしょう。少なくとも3つのサポートポイントが必要ですが、すべてが合理的な比率である必要はありません。セットは多項式でもあるため、反例を提供できません。ようなセットは、反例になるかもしれません{0,13,1}et/3{0,π4,1}
olooney

それは一般的にそうであるので、それは無限のシーケンスを必要とするかもしれないと思います。分析関数を一意に決定するには(離散分布の特性関数とmgfは分析関数です。これは有限数の分析関数の合計であるためです)1)無限の点列での関数の値、または2 )1つの点での関数のすべての導関数、または3)点の周りの開いているディスクの関数の値。有限サンプル、または有限数の導関数のみを知っているだけでは、それを一意に決定するのに十分ではありません。
olooney

多項式で機能させることができる理由は、それらが特別な構造を持っているためです-特に、特定の点を過ぎたすべての導関数はゼロです。特性関数の構造も特殊です。形式はです。しかし、それは特別なのでしょうか?多分; それを証明する方法がわかりません。k=1Npkexkt
olooney

回答:


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LET数字上でサポート分布で割り当てる確率そのそれぞれに 定義により、その(生の)次数モーメントはFx1<x2<<xnpi>0xi.k

μk=i=1npixik.

最初に、この状況に関する一連の観察から始めます。基本的なツールは、に対する一連のベクトルです 書くと各モーメントはベクトル積として表すことができますxk=(x1k,x2k,,xnk)k=0,1,,n1.p=(p1,p2,,pn),

μk=i=1npixik=pxk.

  1. コレクションは線形独立です。{x0,x1,,xn1} これを示すには、逆のことを想定します。つまり、係数がすべてゼロではなく、 コンポーネントごとに、 は、各 ことをます各は多項式の根としてそのような多項式は最大で異なる根を持ち、区別と矛盾しck

    (1)k=0n1ckxk=0.
    (1)i=1,2,,n,
    k=0n1ckxik=0.
    xic(T)=cn1Tn1+cn2Tn2++c0.deg(c)n1n xi.

  2. すべてのモーメントは、最初のモーメントによって決定されnμ0,μ1,,μn1. 上記の結果は、ベクトルが基礎であることを示してい したがって、任意のは線形結合すなわち、係数が存在(のみによって決定れる) したがってX={xk,k=0,1,,n1},Rn.m, xmxk, k=0,1,,n1;makxi

    xm=ma0x0+ma1x1++man1xn1.
    μm=pxm=pi=0n1makxk=i=0n1makpxk=i=0n1makμk.

  3. 数値と最初のモーメントは決定しxinp. 実際、最初のモーメントは、双対基底における係数ですnpX.

  4. の最初のモーメントは、定数によってシフトされた分布を決定し、それによって決定されnFλ. これは、でサポートされている確率分布 デモは簡単です。二項定理を使用して、をx1λ,x2λ,,xnλpi.(xiλ)kxi0,xi1,,xik.

問題の部分が存在するかどうか陽性確率ベクトル及び支持点決定分布有します と同じ瞬間があります。両方の分布をシフトして、状況を非負のサポートのある分布に簡略化します。とることにより:モーメント結局支配任意の大きさ、最大の支持点をこれが可能であるだけおよびn,q,y1<y2<<yn,GF.λ=min(x1,y1),m

qnynmμmpnxnm
qn=pnyn=xn. 帰納的に続けて、およびを結論付けつまり、n=n, q=p,x1=y1:G=F.

最後に、とを決定するためにいくつのモーメントを知る必要がありますか?によって定義されたマップその導関数は行列ですpxf:Rn×RnR2nR2n

f(p,x)=(px0,px1,,px2n1).
2n×2n

Df(p,x)=(1100x1xnp1pnx12xn22p1x12pnxnx12n1xn2n1(2n1)p1x12n2(2n1)pnxn2n2)

ヴァンデルモンドのような構造、その決定のための簡単な式を得ることを可能にします、

Det(Df(p,x))=(p1p2pn)2n(1i<jn(xixj))4.

いずれもゼロではなく、すべてのが異なるため、これはゼロではありません。定理が逆関数を意味局所的に可逆である:すなわち、提供の範囲内にある、逆が存在しますは近傍にあり あれは、pixifμ=(μ0,μ1,,μ2n1)ff1Rn×Rnμ.

最初のモーメントは、それらのモーメントに対応する離散的な解のセットを決定します。2nμ0,μ1,,μ2n1(p,x)

すでに示したように、そのようなすべてのソリューションは同じ分布に対応します。変数のインデックスを並べ替えることだけが異なります。1,2,,n


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ローカルで可逆からユニークにどうやって行くのですか?関数は0の近くで局所的に反転可能ですが、もtrueになるのを防ぎません。が近傍外側にあるためです。ここで作品。なぜそこにいくつかの点であることができなかったの外側になるように近傍にも等しく?sin(x)sin(π)=0π(π/2,π/2)sin1(p,x) f(p,x)(μ0,...,μ2n1)
olooney

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@olooney私は、情報によって決まる一意の分布があるという意味で、最初に一意性を証明しました。「質問の一部」で始まる段落を参照してください。あなたは正解ですが、局所的に可逆は一意の関数 定義していませんそれが最後の発言のポイントです。実際には、がありますソリューション。f:n!
whuber
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