Media y varianza de una distribución de Poisson inflada a cero


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¿Alguien puede mostrar cómo el valor esperado y la varianza del Poisson inflado cero, con función de masa de probabilidad

f(y)={π+(1−π)e−λ,if y=0(1−π)λye−λy!,if y=1,2....

donde π es la probabilidad de que la observación sea cero por un proceso binomial y λ es la media del Poisson, ¿se deriva?

El resultado es el valor esperado μ=(1−π)λ y la varianza es μ+π1−πμ2.

AGREGAR: Estoy buscando un proceso. Por ejemplo, ¿puedes usar una función generadora de momentos? En última instancia, me gustaría ver cómo hacer esto para comprender mejor el gamma inflado a cero y otros, también.


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Parece que conoce un modelo de cómo surgiría tal distribución de probabilidad. ¿Puedes usar eso para ayudarte?
— cardenal

Respuestas:


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Método 0 : El estadístico perezoso.

y≠0f(y)=(1−π)pypyyy=0

μ=(1−π)λ
EY2=(1−π)(λ2+λ).

Var(Y)=EY2−μ2

Método 1 : un argumento probabilístico.

Z∼Ber(1−π)Y∼Poi(λ)

X=Z⋅Y.
XfP(X=0)=P(Z=0)+P(Z=1,Y=0)=π+(1−π)e−λP(X=k)=P(Z=1,Y=k)k≠0

De esto, el resto es fácil, ya que por la independencia de e , y, ZY

μ=EX=EZY=(EZ)(EY)=(1−π)λ,
Var(X)=EX2−μ2=(EZ)(EY2)−μ2=(1−π)(λ2+λ)−μ2=μ+π1−πμ2.

Método 2 : cálculo directo.

La media se obtiene fácilmente mediante un ligero truco de extraer one y reescribir los límites de la suma. λ

μ=∑k=1∞(1−π)ke−λλkk!=(1−π)λe−λ∑j=0∞λjj!=(1−π)λ.

Un truco similar funciona para el segundo momento: desde donde podemos proceder con el álgebra como en el primer método.

EX2=(1−π)∑k=1∞k2e−λλkk!=(1−π)λe−λ∑j=0∞(j+1)λjj!=(1−π)(λ2+λ),

Anexo : Esto detalla un par de trucos utilizados en los cálculos anteriores.

Primero recuerde que .∑k=0∞λkk!=eλ

Segundo, observe que donde la sustitución se realizó en el penúltimo paso.

∑k=0∞kλkk!=∑k=1∞kλkk!=∑k=1∞λk(k−1)!=∑k=1∞λ⋅λk−1(k−1)!=λ∑j=0∞λjj!=λeλ,
j=k−1

En general, para el Poisson, es fácil calcular los momentos factoriales desde entonces . Llegamos a "saltar" al º índice para el inicio de la suma de la primera igualdad ya que para cualquier , ya exactamente Un término en el producto es cero.EX(n)=EX(X−1)(X−2)⋯(X−n+1)

eλEX(n)=∑k=n∞k(k−1)⋯(k−n+1)λkk!=∑k=n∞λnλk−n(k−n)!=λn∑j=0∞λjj!=λneλ,
EX(n)=λnn0≤k<nk(k−1)⋯(k−n+1)=0

Cardenal, esto es fantástico. ¿Le importaría dar un detalle rápido sobre cómo sacar la ? Mi resumen es <muy> oxidado. ¡Gracias! λ
— B_Miner

Gracias de nuevo por esto. Esta puede ser una pregunta fácil, pero ¿qué sucede con la parte superior del pdf (cuando y = 0) por qué no se incluye en el cálculo de ? π+(1−π)e−λμ
— B_Miner

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Recuerde la definición del valor esperado para una variable aleatoria discreta: . Entonces, para , el término en el valor esperado es . μ=EY=∑y=0∞yP(Y=y)y=00⋅(π+(1−π)e−λ)=0
— cardenal
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