Cevap: Θ(mnlogn−−−−−√) .
Merkezi Limit Teoreminin çok boyutlu bir versiyonunu uygulayarak, vektörün asimptotik olarak çok değişkenli Gauss dağılımına sahip olduğunu
ve
Biz bunun altında üstlenecek olan bir Gauss vektörü (ve sadece yaklaşık bir Gauss vektör). Bizim bir Gauss rastgele değişken ilave edelim varyansı ile tüm ( her bağımsızdır ). Bu, izin
V , bir R [ X- i ] = m ( 1(X1,…,Xn)Cı-oV(Xi,xj)=-m/n2. X
Var[Xi]=m(1n−1n2),
Cov(Xi,Xj)=−m/n2.
X m / n 2 x i , Z , X i ( Y 1 , Y 2 ⋮ Y , n ) = ( x 1 + Z X 2 + Z ⋮ X , n + Z ) .Zm/n2XiZXi⎛⎝⎜⎜⎜⎜Y1Y2⋮Yn⎞⎠⎟⎟⎟⎟=⎛⎝⎜⎜⎜⎜X1+ZX2+Z⋮Xn+Z⎞⎠⎟⎟⎟⎟.
Gauss vektörü elde ediyoruz . Şimdi her varyansı :
ve tümü bağımsızdır:
Y, I m / n V bir r [ Y i ] = V , bir r [ X- i ] + 2 ° C o v ( x i , Z ) ⏟ =(Y1,…,Yn)Yim/nY,ICıOv(Ei,Y,j)=Cov(xi,xj)+ Cı O v ( x i , Z ) + Cı O v ( X, j , Z ) ⏟ =Var[Yi]=Var[Xi]+2Cov(Xi,Z)=0+Var[Z]=m/n,
YiCov(Yi,Yj)=Cov(Xi,Xj)+Cov(Xi,Z)+Cov(Xj,Z)=0+Cov(Z,Z)=0.
Not o . Dolayısıyla bizim asıl sorunumuz, bulma problemine eşdeğerdir . İlk önce basitliği analiz edelim, tüm varyansı olduğunda durumu analiz edin .-Y m bir x - Y, s e c - m bir X -Y i 1Yi−Yj=Xi−XjYmax−Ysec−maxYi1
Sorun. Biz verilmiştir bağımsız Gauss rv ile ortalama ve varyans . beklentisini tahmin edin .γ 1 , … , γ n μ 1 γ m a x - γ s e c - m a xnγ1,…,γnμ1γmax−γsec−max
Cevap: .Θ(1logn√)
Resmi olmayan Kanıt
İşte bu soruna gayri resmi bir çözüm (resmi hale getirmek zor değil). Cevap ortalamaya bağlı olmadığından, olduğunu varsayıyoruz . Let , burada . Biz (orta derecede büyük ),
ˉ Φ ( t ) = Pr [ γ > t ] γ ∼ N ( 0 , 1 ) t ˉ Φ ( t ) ≈ 1μ=0Φ¯(t)=Pr[γ>t]γ∼N(0,1)t
Φ¯(t)≈12π−−√te−12t2.
Bunu not et
Φ(γi) de düzgün ve bağımsız bir şekilde dağılmış ,[0,1]
Φ(γmax) arasında en küçüğüdür ,Φ(γi)
Φ(γsec−max) , arasında en küçük olanıdır .Φ(γi)
Bu nedenle yakın ve yakın (konsantrasyon yok ama yapmazsak) Sabitleri önemsemek bu tahminler yeterince iyidir, gerçekte sabitleri önemsersek daha iyi olurlar - ama bu bir gerekçe gerektirir). Formülünü kullanarak , olsun
1 / n- Φ ( γ m bir x ) 2 / n ˉ Φ ( t ) 2 ≈ ˉ Φ ( γ s e c - m bir x ) / ˉ Φ ( γ m bir X ) ≈ E 1Φ(γmax)1/nΦ(γmax)2/nΦ¯(t)
2≈Φ¯(γsec−max)/Φ¯(γmax)≈e12(γ2max−γ2sec−max).
Böylece olduğu WHP Not bu . Biz sahip
Θ ( 1 ) γ m a x ≈ γ s e c - m a x = Θ ( √γ2max−γ2sec−maxΘ(1)γmax≈γsec−max=Θ(logn−−−−√)
γmax−γsec−max≈Θ(1)γmax+γsec−max≈Θ(1)logn−−−−√.
QED
O almak
E[Xmax−Xsec−max]=E[Ymax−Ysec−max]=Var[Yi]−−−−−−√×E[γmax−γsec−max]=Θ(mnlogn−−−−−−√).
Aynı argüman keyfi puanlarımız olduğunda da devam eder. Bu göstermektedir
E[Xmax−Xsec−max]=cE[Xmax−Xmin]/logn.