这个观察的直觉//这个假设有多严格?

机器算法验证 可能性 分布
2022-03-21 05:54:56

对于密度为许多常见的连续单峰分布函数发现FFx

(1)F(x)F(x)

IE

ddx(F(x)F(x))

是正的(Weibull、正态、对数正态、指数、伽玛和其他可能也是如此)。

在我正在研究的一个定理中,我需要 (1) 的导数是正的并且F是单峰的和连续的。我想知道假设 (1) 的导数对于单峰连续分布F是正的有多么严格。

编辑:

也许(1)的导数为正的所有分布的集合有一个名字,或者已经被研究过。我想知道那些事情。

2个回答

OP 真正寻求具有对数密度函数的分布——他区分的商是我们检查的商的倒数,以确定函数的对数凹性或对数凸性。

具体来说:对于是对数凹的,这意味着是凹的,为此我们要求flnf

d2dx2lnf0ddx(ff)0ff(f)20

从他的角度来看,OP希望

ddx(FF)0ddx(ff)0(f)2ff0

重新安排后,OP想要

ff(f)20

这是log-concavity的条件,而不是log-convexity 的条件。通过使用倒数来表达条件可能会引起一些混乱。

一些具有对数凹密度的“命名”分布的一个很好的免费资源是

马克巴尼奥利和泰德伯格斯特伦。“对数凹概率及其应用” 2004

它侧重于对数凹度,但也包含对数凸度的结果。我们看到 OP 的断言“Weibull, normal, log-normal,exponential, gamma”具有对数凹密度并不完全正确:例如,正态分布和指数分布确实具有对数凹密度,而 Weibull 和 gamma它们的一些化身也具有对数凹密度,而对于其他化身,它们具有对数凸密度。对数正态的密度既不是对数凹也不是对数凸。

另一个更抽象和严格地检查对数凹性和对数凸性的资源是

安,我(1998)。对数凹面与对数凸面:完整的表征。经济理论杂志,80(2),350-369。

自从f(x)=F(x)

ddxF(x)F(x)=ddx(1/f(x)f(x))=ddx(1/ddxlog(f(x)))=d2dx2log(x)()2,
左边的正性保证了一个标准的微积分定理断言是凹的(在一个开集上),只要它的二阶导数处处为负。这就是“log-concave”的意思。log(f)log(f)

一个重要的技术条件是函数的域是凸的。实数的凸集是区间,可能是无限的。连续密度函数的“支持”是非零数字集合的闭包。通过扩展,我们也可以称该集合为分布函数的支持。fF

因此,您的函数是区间支持的所有分布函数,其密度函数是二阶可微的和对数凹的。


为什么要提供有关支持的技术细节?排除这种局部特征不是全局特征的情况。例如,让是一个随机变量,其密度函数在区间上等于 ,在其他地方为零。等量混合的分布函数中连续可微,其中它的对数是两者都是凹函数——但不应该是对数凹分布,因为X2x(0,1)FXX+2(0,1)(2,3)log(x)log(x2)Ff其本身显然不是凹的,并且对数凹度旨在比凹度更强。

难道我们不能不理会这个,只需要在整个实线上都支持当然——但这会排除有趣和重要的例子,比如 Gamma 分布。F