高效稳定的逆 CDF 计算

计算科学 牛顿法 可能性
2021-12-03 04:54:50

计算逆 CDF 的最有效和数值稳定的算法是什么F1(y)的概率函数,假设 PDFf(x)和 CDFF(x)是已知的,但逆 CDF 不是?

显然,这与寻找非线性函数的根相同G(x)F(x)y, 和xR对于给定的y(0,1). 我们知道/假设G(x)是:

  • 单调不减(即F(x)CDF);
  • 至少可微分k1次(它的一阶导数是G(x)=f(x));
  • 连续的(我们假设f(x)不是增量函数)。
  • 我对 PDF 的形状是高斯分布乘以任意次数多项式的通用混合(在这种情况下,可以解析计算 CDF)的情况特别感兴趣。

有几种标准方法可用于一般非线性函数的求根(例如参见数值配方的第 9 章)。我将使用的方法是 Brent 的方法,最后可能需要几个Newton-Raphson步骤来细化根(如果有的话);但我想知道根据上述假设是否有更好的方法。

另外,请注意,我需要计算大量的逆 CDF(105) 此类中不同的 CDF;查找表或预计算是不可行的。

1个回答

您所做的假设并不比使牛顿方法起作用所需的假设更具体。事实上,您甚至没有做出足够的假设来使问题变得独特:您只假设F(x)是非递减的,当然,当您需要它单调递增以使找到答案独一无二时。

因此,这里实际上没有什么可以利用的,除了如果你假设严格单调性,那么根是唯一的。因此,您在方法方面的建议非常有意义。