Valor de registro esperado de distribución exponencial no central


9

Supongamos que está distribuido exponencialmente no central con la ubicación y la tasa . Entonces, qué es .k λ E ( log ( X ) )XkλE(log⁡(X))

Sé que para , la respuesta es donde es la constante de Euler-Mascheroni. ¿Qué pasa cuando ?- log ( λ ) - γ γ k > 0k=0−log⁡(λ)−γγk>0


¿Has intentado integrarte en Mathematica?

44
Supongo que (cuando la densidad se escribe como ,) de lo contrario con probabilidad> 0, con terribles consecuencias para . λ exp { - λ ( x - k ) } x < 0 E log xk>0λexp⁡{−λ(x−k)}x<0Elog⁡x
— jbowman

2
Obtuve . Mathematica es más rápido si usa el comando para especificar el espacio de parámetros. E[log⁡(X)]=ekλΓ(0,kλ)+log⁡(k)Assumptions

44
¿La función gamma incompleta superior cuenta como forma cerrada ? (Para mí, no lo hace). Esto simplemente está ocultando convenientemente una integral a través de la notación.
— cardenal

2
@NeilG Este es el código de Mathematica Integrate[Log[x + k]*\[Lambda]*Exp[-\[Lambda]*x], {x, 0, \[Infinity]}, Assumptions -> k > 0 && \[Lambda] > 0]. Puede copiarlo y pegarlo en un archivo .nb. No estoy seguro de si Wolfram Alpha permite incluir restricciones.

Respuestas:


11

La integral deseada puede ser sometida mediante manipulaciones de fuerza bruta; aquí, en su lugar, intentamos dar una derivación alternativa con un sabor ligeramente más probabilístico.

Sea una variable aleatoria exponencial no central con el parámetro de ubicación y el parámetro de velocidad . Entonces donde .k > 0 λ X = Z + k Z ∼ E x p ( λ )X∼Exp(k,λ)k>0λX=Z+kZ∼Exp(λ)

Tenga en cuenta que y así, utilizando un hecho estándar para calcular la expectativa de variables aleatorias no negativas , Pero, en desde y entonces log⁡(X/k)≥0P ( Z > k ( e z - 1 ) ) = exp ( - λ k ( e z - 1 ) ) z ≥ 0 Z ∼ E x p ( λ ) E log ( X / k ) = e λ k ∫ ∞ 0 exp ( - λ k e z )

Elog⁡(X/k)=∫0∞P(log⁡(X/k)>z)dz=∫0∞P(Z>k(ez−1))dz.
P(Z>k(ez−1))=exp⁡(−λk(ez−1))z≥0Z∼Exp(λ)
Elog⁡(X/k)=eλk∫0∞exp⁡(−λkez)dz=eλk∫λk∞t−1e−tdt,
donde la última igualdad se deduce de la sustitución , señalando que .t=λkezdz=dt/t

La integral en el tamaño de la derecha de la última pantalla es solo por definición y entonces según lo confirmado por el cálculo de Mathematica de @ Procrastinator en los comentarios a la pregunta.Γ(0,λk)

Elog⁡X=eλkΓ(0,λk)+log⁡k,

NB : La notación equivalente también se usa a menudo en lugar de .E1(x)Γ(0,x)


44
+1 @Michael Chernick Parece que no todos son flojos;).

Esto es realmente genial Solo quiero señalar a cualquiera que implemente esto que muchas implementaciones de la función gamma incompleta restringen el primer parámetro para que sea estrictamente positivo. La identidad resuelve ese problema menor. Γ(0,z)=−Ei⁡(−z)
— Neil G
Al usar nuestro sitio, usted reconoce que ha leído y comprende nuestra Política de Cookies y Política de Privacidad.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.