半正态分布:从正态分布中采样的两点之间的绝对差分布

机器算法验证 正态分布 置信区间
2022-04-02 13:25:00

我有一个正态分布的随机变量X我对两个点x1x2进行采样,我对这两个采样点之间的绝对差异感兴趣:d=|x2x1|.

我重复此N次收集N对点,给我d1,d2,...dN的绝对差异。

可以说一下的分布吗?具体来说,我想在上构建一个置信区间,即“具有置信度,落在这个区间内”。dd1αd

2个回答

两个法线之和是正常的。方差加倍。平均值将为零。绝对差将类似于法线的绝对值,即密度函数将类似于:f(d)=1πσed24σ2

显然,域是d[0,)

正如@A.Donda 指出的那样,这是一个半正态分布,具有适当的插入方差。

你观察到 X,这意味着你可以通过使用通常的估计器来估计它的方差,例如,其中平均估计量通常是σ^2σ^2=1N1i=1n(xix¯)2x¯=1Ni=1nxi

可以使用半正态分布属性轻松计算 d 的方差:σ^X=2σ^2(12π)

评论: 使用模拟对@Aksakal (+1) 的解决方案进行现实检查。通过一百万次迭代,我们可以预期 SD 的位置精度约为 2 或 3。μ=100,σ=2.

set.seed(2022)
d = replicate(10^6, abs(diff(rnorm(2, 100, 2))))
sd(d)
[1] 1.703695   # aprx SD of d from simulation
sqrt(8*(1 - 2/pi))
[1] 1.705005   # exact SD of d

hist(d, prob=T, col="skyblue2",  
      main="Half-normal Dist'n")
 curve(exp(-x^2/16)/(2*sqrt(pi)), 
       add=T, col="brown", lwd=2)

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