¿Cómo calcular para estadísticas de orden de una distribución uniforme?


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Estoy tratando de resolver un problema para mi tesis y no veo cómo hacerlo. Tengo 4 observaciones tomadas al azar de una distribución uniforme . Quiero calcular la probabilidad de que . es la estadística de orden iésima (tomo la estadística de orden para que mis observaciones se clasifiquen de menor a mayor). Lo he resuelto para un caso más simple, pero aquí estoy perdido en cómo hacerlo.(0,1)3X(1)≥X(2)+X(3)X(i)

Toda ayuda sería bienvenida.

Respuestas:


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Escriba las estadísticas del pedido como , . Comience por señalar que implica(x1,x2,x3,x4)0≤x1≤x2≤x3≤x4≤1x1≤x2

Pr[3x1≥x2+x3]=1−Pr[3x1<x2+x3]=1−Pr[x1≤min(x2,x2+x33)].

Este último evento se divide en dos eventos disjuntos dependiendo de cuál de y es el más grande:x2(x2+x3)/2

Pr[x1≤min(x2,x2+x33)]=Pr[x2≤x32,x1≤x2]+Pr[x32≤x2≤x3,x1≤x2+x33].

¡Porque la distribución conjunta es uniforme en el conjunto , con densidad ,0≤x1≤x2≤x3≤x4≤14!dx4dx3dx2dx1

Pr[x2≤x32,x1≤x2]=4!∫01dx4∫0x4dx3∫0x3/2dx2∫0x2dx1=14

y

Pr[x32≤x2≤x3,x1≤x2+x33]=4!∫01dx4∫0x4dx3∫x3/2x3dx2∫0(x2+x3)/2dx1=712.

(Cada integral es fácil de realizar como una integral iterada; solo están involucradas integraciones polinómicas).

La probabilidad deseada por lo tanto es igual a = .1−(1/4+7/12)1/6

Editar

Una solución más inteligente (que simplifica el trabajo) deriva del reconocimiento de que cuando tiene iid Distribuciones exponenciales, , luego (escribiendo ) , las sumas parciales escaladasyj1≤j≤n+1y1+y2+⋯+yn+1=Y 

xi=∑j=1iyj/Y,

1≤i≤n , se distribuyen como las estadísticas de orden uniforme. Debido a que es casi seguro positivo, se deduce fácilmente que para cualquier ,Y n≥3

Pr[3x1≥x2+x3]=Pr[3y1Y≥y1+y2Y+y1+y2+y3Y]=Pr[3y1≥(y1+y2)+(y1+y2+y3)]=Pr[y1≥2y2+y3]=∫0∞exp⁡(−y3)∫0∞exp⁡(−y2)∫2y2+y3∞exp⁡(−y1)dy1dy2dy3=∫0∞exp⁡(−y3)∫0∞exp⁡(−y2)[exp⁡(−2y2−y3)]dy2dy3=∫0∞exp⁡(−2y3)dy3∫0∞exp⁡(−3y2)dy2=1213=16.

¡Muchas gracias por su ayuda! Estaba bloqueado en mi investigación debido a este problema, así que nuevamente, ¡gracias!
— sev

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+1 El punto de vista agregado en la edición reciente es especialmente apreciado
— Dilip Sarwate
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