Anscombe-Transformation und normale Approximation


8

Die Anscombe-Transformation ist a(x)=2x+3/8 .

Kann mir jemand zeigen, wie man beweisen kann, dass eine Anscombe-transformierte Version Y=a(X) einer Poisson-verteilten Zufallsvariablen X ungefähr normalverteilt ist (wenn λ>4 )?


2
Hinweis : Delta-Methode. (Schauen Sie auch nach varianzstabilisierenden Transformationen , was Teil der Motivation ist.)
— Kardinal

Danke Mpikts! Ich bin ganz ehrlich, ich verstehe nicht wirklich, wie ich anfangen soll. Was sind die Hauptwerkzeuge und der "Start", den ich brauche, um dies zu beweisen?
— MarkDollar

Antworten:


9

Hier ist eine Skizze eines Beweises, der drei Ideen kombiniert: (a) die Delta-Methode, (b) Varianzstabilisierungstransformationen und (c) den Abschluss der Poisson-Verteilung unter unabhängigen Summen.

X1,X2,…λ>0

n(X¯n−λ)→dN(0,λ).

Beachten Sie, dass die asymptotische Varianz vom (vermutlich unbekannten) Parameter abhängt . Es wäre schön, wenn wir eine andere Funktion der Daten als finden könnten, so dass sie nach dem Zentrieren und erneuten Skalieren unabhängig vom Parameter dieselbe asymptotische Varianz aufweisen .λX¯nλ

Die Delta-Methode bietet eine praktische Möglichkeit, die Verteilung der glatten Funktionen einer Statistik zu bestimmen, deren Grenzverteilung bereits bekannt ist. Sei eine Funktion mit stetiger erster Ableitung, so dass . Dann wird nach der Delta-Methode (spezialisiert auf unseren speziellen Fall von Interesse) gg′(λ)≠0

n(g(X¯n)−g(λ))→dN(0,λg′(λ)2).

Wie können wir also die asymptotische Varianz für alle möglichen konstant machen (z. B. den Wert ) ? Aus dem obigen Ausdruck wissen wir, dass wir lösen müssen1λ

g′(λ)=λ−1/2.

Es ist nicht schwer zu erkennen, dass das allgemeine Antiderivativ für jedes ist und die Grenzverteilung für die Wahl von (durch Subtraktion) unveränderlich ist , also können wir setzen ohne Verlust der Allgemeinheit. Eine solche Funktion wird als varianzstabilisierende Transformation bezeichnet .g(λ)=2λ+cccc=0g

Daher schließen wir durch die Delta-Methode und unsere Wahl von , dass g

n(2X¯n−2λ)→dN(0,1).

Jetzt wird die Poisson-Verteilung unter unabhängigen Beträgen geschlossen. Wenn also Poisson mit dem Mittelwert , dann existieren Zufallsvariablen , die iid Poisson mit dem Mittelwert so dass die gleiche Verteilung wie . Dies motiviert die Annäherung bei einer einzelnen Poisson-Zufallsvariablen.XλZ1,…,Znλ/n∑i=1nZiX

Was Anscombe (1948) fand, war, dass das Modifizieren der Transformation (leicht) in für eine Konstante für kleinere tatsächlich besser funktionierte . In diesem Fall ist ungefähr optimal.gg~(λ)=2λ+bbλb=3/8

Es ist zu beachten, dass diese Modifikation die wahre Varianzstabilisierungseigenschaft von "zerstört" , dh ist keine Varianzstabilisierung im engeren Sinne. Aber es ist nah und liefert bessere Ergebnisse für kleinere .gg~λ

Durch die Nutzung unserer Website bestätigen Sie, dass Sie unsere Cookie-Richtlinie und Datenschutzrichtlinie gelesen und verstanden haben.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.