Matematik

Ligefordeling og fordelingsfunktion

19. december 2013 af Avi86 (Slettet) - Niveau: Universitet/Videregående

Hej allesammen.

Jeg sidder med en opgave, jeg håber der er en flink sjæl der kan hjælpe mig igennem, da jeg ikke selv har forstået so meget af den.

Opgaven:

Betragt en kontinuert fordeling på I⊂R (hvor I selvfølgelig godt kan være hele R), med en sandsynlighedstæthed p. Lad F være den tilsvarende fordelingsfunktion.

Antagelse 1: Tætheden af p opfylder de 3 betingelser:

     1) p er kontinuert på I

     2) p(x) > 0 for alle x ∈ I

     3) p(x) = 0 for x ∉ I

Da F'(x) = p(x) > 0 for x ∈ I ser vi at F er strengt voksende på I. Der findes derfor en invers funktion q : (0,1) -> I. Den opfylder

          F(q(α)) = α     for alle α ∈ (0,1)

og at

          q(F(x)) = x     for alle x ∈ I

Spørgsmål:

Betragt ligefordelingen på [0,1]. Gør rede for at den opfylder antagelse 1, og angiv fordelingsfunktionen F(x). Løs ligningen F(x) = α for kendt α, og find dermed fraktilfunktionen q(α). Angiv explicit 5 % - fraktilen, medianen og 95 % - fraktilen.

Hvad skal jeg gøre? Har svært ved at få overblikket over denne opgave.

På forhånd tak.


Brugbart svar (1)

Svar #1
19. december 2013 af Andersen11 (Slettet)

Hvis  IR er I en ægte delmængde af R og kan derfor ikke være hele R.

Hvis p(x) er ligefordelingen på intervallet [0,1] , er p(x) en positiv konstant for ethvert x ∈ [0,1] og den er 0 udenfor.


Svar #2
19. december 2013 af Avi86 (Slettet)

Vil det så sige at min fordelingsfunktion er

            0   ,  x < 0

F(x) = { x   ,  0 ≤ x ≤ 1

            0   ,  x > 1

Men hvordan forklarer jeg antagelsen?


Brugbart svar (1)

Svar #3
19. december 2013 af Andersen11 (Slettet)

#2

Det følger af, at

            0   ,  x < 0
p(x) = { 1   ,  0 ≤ x ≤ 1
            0   ,  x > 1


Svar #4
19. december 2013 af Avi86 (Slettet)

Okay, så det p(x) angivet i #3 er min ligefordeling på [0,1], og af den følger det så at p er kontinuert på I, at p(x) > 0 for alle x ∈ I og at p(x) = 0 for alle x ∉ I.

Men hvad så med fordelingsfunktionen F? Hvordan angiver jeg den?


Brugbart svar (1)

Svar #5
19. december 2013 af Andersen11 (Slettet)

#4

Den har du jo angivet i #2. Sammenhængen giver du jo selv i #0: F '(x) = p(x) .


Svar #6
19. december 2013 af Avi86 (Slettet)

Det er også rigtig nok (beklager).

Hvordan finder jeg så fraktil funktionen q(α), når jeg nu ved det jeg ved under #0?


Brugbart svar (0)

Svar #7
19. december 2013 af Andersen11 (Slettet)

#6

Find den inverse funktion til F(x) . Læs forklaringen til opgaven.


Svar #8
19. december 2013 af Avi86 (Slettet)

Jeg beklager Andersen. Jeg kan ikke se det for mig.

Jeg kan godt se at der i opgaven står at der findes en invers funktion q, men er det så q(α) = F -1(α) = x , og hvordan kan jeg bruge denne til at finde de 3 fraktiler (5 %, medianene og 95 %)?


Brugbart svar (1)

Svar #9
19. december 2013 af Andersen11 (Slettet)

#8

For kendt α skal man løse ligningen F(x) = α , dvs x = α , så q(α) = α .

Man skal løse ligningerne F(x) = 0,05 , F(x) = 0,50 , og F(x) = 0,95 , hvor F(x) = x .


Svar #10
19. december 2013 af Avi86 (Slettet)

Vil det så sige at

     F(x) = 0,05  ⇔  x = 0,05

     F(x) = 0,50  ⇔  x = 0,50

     F(x) = 0,95  ⇔  x = 0,95

Dermed er 5 % - fraktilen x = 0,5, medianen er x = 0,5 og 95 % - fraktilen er x = 0,95.

Er det "bare" det, der er svaret på den sidste del af spørgsmålet?


Brugbart svar (1)

Svar #11
19. december 2013 af Andersen11 (Slettet)

5 % fraktilen er x = 0,05 , men ellers er det korrekt.

Funktionen F(x) er her den identiske afbildning, der har sig selv som invers.


Svar #12
19. december 2013 af Avi86 (Slettet)

Hvis jeg nu skulle finde fraktil funktionen ved at løse ligningen F(x) = α, for en eksponentialfordeling med fordelingsfunktionen

F(x) = { 1 - e-x hvis x > 0         0 hvis x ≤ 0

hvor parameteren λ = 1, hvordan vil fraktil funktionen q så se ud?


Brugbart svar (0)

Svar #13
19. december 2013 af Andersen11 (Slettet)

#12

Løs ligningen

F(x) = α ,

dvs.

1 - e-x = α ,

x = q(α) = -ln(1-α) , 0 ≤ α < 1 .


Svar #14
19. december 2013 af Avi86 (Slettet)

Du skal have mange tak for din tålmodighed og hjælp, Andersen :)


Brugbart svar (0)

Svar #15
20. december 2013 af Hansijensen (Slettet)

En efterfølgende opgaver lyder:

Lad X være en reel stokastisk variabel hvis fordeling har en tæthed p, der opfylder Antagelse 1. Lad X have fordelingsfunktion F og lad den tilhørende fraktilfunktion være q. Betragt den transformerede stokastiske variabel

Y=a+bX
for a, b ∈ R, b > 0. Find fordelingsfunktionen F  ~ for Y , og vis at

Y har fraktilfunktion
q ~(α)=a+bq(α) foralle α∈(0,1)

Vink: udnyt at F  ~(x) = P (a + b X ≤ x).

Jeg har fået fordelingsfunktionen til

F  ~(x)=F(x)((x-a)/b)

er dette rigtigt?

Hvordan viser man at 

q ~(α)=a+bq(α)


Skriv et svar til: Ligefordeling og fordelingsfunktion

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.