如何找到第一次超过第一年降雨量的年数分布?

机器算法验证 自习 数理统计 采样
2022-03-20 07:11:40

X1,X2,与边际 pdf 联合连续且独立分布f(x), 其中每个Xi表示给定位置的年降雨量。如何找到直到第一年降雨的年数分布(X1)第一次超过?

我认为这是一个相当直接的问题,但我看不出最合乎逻辑的第一步是什么。你会如何考虑第一步?

2个回答

让我们假设年降雨量可以被认为是一个连续变量(这要求一年中没有降雨的概率等于零。)以下步骤使我们达到了我们的目标:

  1. 首年降雨量具有累积分布函数 F(X1), 并且众所周知,F(X1)Uniform(0,1)概率积分变换

  2. 任何给定连续年份的降雨量超过第一年降雨量的概率为 1F(X1), 标记它p. (这是因为任何给定的连续年份降雨的概率为第 1 年的降雨量是F(X1),所以超过它的概率就是1F(X1)。) 自从F(X1)Uniform(0,1),p也是;1一种Uniform(0,1)变量也是一个 Uniform(0,1)变量。

  3. 年数(k) 直到第一年的降雨量首次超过,条件是p, 具有概率参数的几何分布pp(k|p)=(1p)k1p.

去除条件p,我们将几何分布与均匀分布相结合p,它在下面的表达式中“消失”,因为它等于1到处:

p(k)=01(1p)k1pdp

哪一个是Beta(2,k)功能。扩展此功能会导致:

p(k)=1k(k+1),k1

在 R 中快速检查这(似乎)确实总和1

> sum(beta(2,1:100000))
[1] 0.99999

jbowman 的答案是正确的,尽管对于相同的答案有另一种方法

通过对称性并假设连续分布,因此没有联系,概率X1是最大的{X1,X2,Xn}1n和概率X1是最大的{X1,X2,Xn,Xn+1}1n+1

这意味着概率Xn+1是第一个超过的值X11n1n+1=1n(n+1)

有点违反直觉,这意味着直到X1因此超过是无限的。