Hangisi, normal dağılmış rastgele değişkenlerin en büyüğüdür?


14

Rastgele değişkenlerim var . X 0 ortalama μ > 0 ve varyans 1 ile normal dağılıma sahiptir . X, 1 , ... , x , n RVS normal ortalama ile dağıtılan 0 ve varyans 1 . Her şey birbirinden bağımsızdır.X0,X1,,XnX0μ>01X1,,Xn01

Let olayı belirtmek X 0 , bunlardan en büyüğüdür yani X 0 > max ( X 1 , ... , X n ) . Pr [ E ] ' yi hesaplamak veya tahmin etmek istiyorum . I bir ifade arıyorum Pr [ D ] bir fonksiyonu olarak, u , n, ya da makul bir tahmini veya yaklaşık Pr [ e ] .EX0X0>max(X1,,Xn)Pr[E]Pr[E]μ,nPr[E]

Benim uygulamada, sabit ( n = 61 ) ve ben Pr [ E ] 0.99 yapan μ için en küçük değeri bulmak istiyorum , ama ben de genel soru merak ediyorum.nn=61μPr[E]0.99


ne kadar büyük ? Büyük örnek teorisine dayanan bazı iyi asimtotik ifadeler bulunmalıdır. n
whuber

@whuber, teşekkürler! Soruyu düzenledim: benim durumumda . Bile n = 61 durumunda iyi asimptotik tahminler varsa, büyük olarak saymak büyük yeterli değildir , n büyük, ilginç olurdu. n=61n=61n
DW

5
Sayısal entegrasyon kullanarak, . μ4.91912496
whuber

Yanıtlar:


14

Bu tür olasılıklarının hesabı adı altında iletişim mühendisleri tarafından kapsamlı olarak araştırılmıştır -ary ortogonal sinyalM modeli bu biri burada eşit olasılıkla Ortogonal sinyaller iletilmekte olan eşit enerji ve incelenerek iletildiği bir karar teşebbüs alıcı sinyallerle eşleşen M filtrelerinin çıkışları . İletilen sinyalin kimliğine bağlı olarak, eşleşen filtrelerin örnek çıktıları (koşullu olarak) bağımsız birim varyans normal rasgele değişkenlerdir. İletilen sinyale eşleşen filtrenin örnek çıktısı bir N ( μ , 1 )MMN(μ,1)tüm diğer filtrelerin çıktıları rasgele değişkenlerdir.N(0,1)

Koşullu (mevcut bağlamda olaydır doğru karar olasılığı koşuluyla) X 0 = α olan p ( Cı- | x 0 = α ) = N Π i = 1 P { X i < α X 0 = α } = [ Φ ( α )C={X0>maxiXi}X0=α buradaΦ(), standart normal rasgele değişkenin kümülatif olasılık dağılımıdır ve bu nedenle koşulsuz olasılık P(C)=- P'dir(C X 0 =α)ϕ(α-μ)

P(CX0=α)=i=1nP{Xi<αX0=α}=[Φ(α)]n
Φ() burada ϕ ( ) standart normal yoğunluk işlevidir. Bu integralin değeri için sayısal olarak değerlendirilmesi gereken kapalı biçimli bir ifade yoktur. Karar hata olduğunu - - Mühendisler de tamamlayıcı etkinlik ile ilgilenen, ancak bu hesaplamak için değil gibi P { X, 0 < maksimum i x i } = P ( e ) = 1 - P ( ) için bu P ( C ) integralinin çok dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir
P(C)=P(CX0=α)ϕ(αμ)dα=[Φ(α)]nϕ(αμ)dα
ϕ()
P{X0<maxiXi}=P(E)=1P(C)
P(C) birçok önemli basamakın doğruluğuna ve bu değerlendirme hem zor hem de zaman alıcıdır. Bunun yerine, için integral P { X 0 < max i X i } = - n [ Φ ( α ) ] n - 1 ϕ ( α ) Φ ( α - μ )1P(C) Bu integral sayısal olarak değerlendirmek daha kolaydır ve bir fonksiyonu olarak değeri u grafikle ve tablo halinde gösterilmiştir (gerçi ne yazık ki sadece n 20 ) Bölüm 5'teTelekomünikasyon Sistemleri MühendisliğiLindsey ve Simon, Prentice-Hall 1973, 1991 Dover Press tarafından Alternatif olarak, mühendislerbirleşmeye bağlıveya Bonferroni eşitsizliğini P { X 0 < max i X i } kullanır
P{X0<maxiXi}=n[Φ(α)]n1ϕ(α)Φ(αμ)dα.
μn20 buradaQ(x)=1-Φ(x), tamamlayıcı kümülatif normal dağılım fonksiyonudur.
P{X0<maxiXi}=P{(X0<X1)(X0<X2)(X0<Xn)}i=1nP{X0<Xi}=nQ(μ2)
Q(x)=1Φ(x)

Bağlı birlik kaynaktan, istenilen değer görüyoruz için P { X 0 < maksimum i x i } yukarıda sınırlanmaktadır 60 Q ( μ / 0.01P{X0<maxiXi}60Q(μ/2)0.01μ=5.09μ=4.919

M


4

Resmi bir cevap:

NpN(x)=Np(x)ΦN1(x)pΦ

X0N1P(E)=(N1)yp(x0)p(y)ΦN2(y)dx0dy

Özel uygulamanız için bununla izlenebilir bir şekilde ilgilenmek için çeşitli yaklaşımlara bakmanız gerekebilir.


6
yp(x0)dx0=1Φ(yμ)
P(E)=1(N1)ΦN2(y)p(y)Φ(yμ)dy
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.