توزيع كانياداكيس الأسي

يُعدّ توزيع كانياداكيس الأسي (أو توزيع كابا الأسي) توزيعًا احتماليًا ناتجًا عن تعظيم إنتروبيا كانياداكيس في ظل قيود مناسبة. وهو مثال على توزيع كانياداكيس . يُعتبر توزيع كابا الأسي تعميمًا للتوزيع الأسي، تمامًا كما تُعدّ إنتروبيا كانياداكيس تعميمًا لإنتروبيا بولتزمان-جيبس أو إنتروبيا شانون القياسية . [ 1 ] يُعدّ توزيع كابا الأسي من النوع الأول حالة خاصة من توزيع كابا غاما ، بينما يُعدّ توزيع كابا الأسي من النوع الثاني حالة خاصة من توزيع كابا ويبول .

النوع الأول

دالة كثافة الاحتمال

يُعد توزيع كانياداكيس الأسي من النوع الأول جزءًا من فئة التوزيعات الإحصائية الناشئة عن إحصائيات كانياداكيس كابا، والتي تُظهر ذيولًا ذات قانون قوة. لهذا التوزيع دالة كثافة احتمالية كما يلي : [ 2 ]

وκ(x)=(1-κ2)βخبرةκ(-βx){\displaystyle f_{_{\kappa }}(x)=(1-\kappa ^{2})\beta \exp _{\kappa }(-\beta x)}

صالح لـx0{\displaystyle x\geq 0}، أين0|κ|<1{\displaystyle 0\leq |\kappa |<1}هو مؤشر الإنتروبيا المرتبط بإنتروبيا كانياداكيس وβ>0{\displaystyle \beta >0}يُعرف باسم مُعامل المعدل . ويتم استعادة التوزيع الأسي على النحو التالي:κ0.{\displaystyle \kappa \rightarrow 0.}

دالة التوزيع التراكمي

دالة التوزيع التراكمي للتوزيع الأسي من النوع الأول κ معطاة بالصيغة التالية:

Fκ(x)=1-(1+κ2β2x2+κ2βx)خبرةك(-βx){\displaystyle F_{\kappa }(x)=1-{\Big (}{\sqrt {1+\kappa ^{2}\beta ^{2}x^{2}}}+\kappa ^{2}\beta x{\Big )}\exp _{k}({-\beta x)}}

لx0{\displaystyle x\geq 0}يتم استعادة التوزيع الأسي التراكمي في الحد الكلاسيكيκ0{\displaystyle \kappa \rightarrow 0}.

ملكيات

اللحظات، والقيمة المتوقعة، والتباين

يتميز التوزيع الأسي κ من النوع الأول بعزم من الرتبةمشمال{\displaystyle m\in \mathbb {N} }معطى بواسطة [ 2 ]

هـ[Xم]=1-κ2ن=0م+1[1-(2ن-م-1)κ]م!βم{\displaystyle \operatorname {E} [X^{m}]={\frac {1-\kappa ^{2}}{\prod _{n=0}^{m+1}[1-(2n-m-1)\kappa ]}}{\frac {m!}{\beta ^{m}}}}

أينوκ(x){\displaystyle f_{\kappa }(x)}تكون محدودة إذا0<م+1<1/κ{\displaystyle 0<m+1<1/\kappa }.

يُعرَّف التوقع على النحو التالي:

هـ[X]=1β1-κ21-4κ2{\displaystyle \operatorname {E} [X]={\frac {1}{\beta }}{\frac {1-\kappa ^{2}}{1-4\kappa ^{2}}}}

والتباين هو:

متغير[X]=σκ2=1β22(1-4κ2)2-(1-κ2)2(1-9κ2)(1-4κ2)2(1-9κ2){\displaystyle \operatorname {Var} [X]=\sigma _{\kappa }^{2}={\frac {1}{\beta ^{2}}}{\frac {2(1-4\kappa ^{2})^{2}-(1-\kappa ^{2})^{2}(1-9\kappa ^{2})}{(1-4\kappa) ^{2})^{2}(1-9\كابا ^{2})}}}

التفرطح

يمكن حساب التفرطح لتوزيع كابا الأسي من النوع الأول من خلال ما يلي :

كورت[X]=هـ[[X-1β1-κ21-4κ2]4σκ4]{\displaystyle \operatorname {Kurt} [X]=\operatorname {E} \left[{\frac {\left[X-{\frac {1}{\beta }}{\frac {1-\kappa ^{2}}{1-4\kappa ^{2}}}\right]^{4}}{\sigma _{\kappa }^{4}}}\right]}

وبالتالي، فإن التفرطح لتوزيع κ الأسي من النوع الأول يُعطى بالصيغة التالية:

كورت[X]=9(1-κ2)(1200κ14-6123κ12+562κ10+1539κ8-544κ6+143κ4-18κ2+1)β4σκ4(1-4κ2)4(3600κ8-4369κ6+819κ4-51κ2+1)ل0κ<1/5{\displaystyle \operatorname {Kurt} [X]={\frac {9(1-\kappa ^{2})(1200\kappa ^{14}-6123\kappa ^{12}+562\kappa ^{10}+1539\kappa ^{8}-544\kappa ^{6}+143\kappa ^{4}-18\kappa ^{2}+1)}{\beta ^{4}\sigma _{\kappa }^{4}(1-4\kappa ^{2})^{4}(3600\kappa ^{8}-4369\kappa ^{6}+819\kappa ^{4}-51\kappa ^{2}+1)}}\quad {\text{for}}\quad 0\leq \kappa <1/5}

أو

كورت[X]=9(9κ2-1)2(κ2-1)(1200κ14-6123κ12+562κ10+1539κ8-544κ6+143κ4-18κ2+1)β2(1-4κ2)2(9κ6+13κ4-5κ2+1)(3600κ8-4369κ6+819κ4-51κ2+1)ل0κ<1/5{\displaystyle \operatorname {Kurt} [X]={\frac {9(9\kappa ^{2}-1)^{2}(\kappa ^{2}-1)(1200\kappa ^{14}-6123\kappa ^{12}+562\kappa ^{10}+1539\kappa ^{8}-544\kappa ^{6}+143\kappa ^{4}-18\kappa ^{2}+1)}{\beta ^{2}(1-4\kappa ^{2})^{2}(9\kappa ^{6}+13\kappa ^{4}-5\kappa ^{2}+1)(3600\kappa ^{8}-4369\kappa ^{6}+819\kappa ^{4}-51\kappa ^{2}+1)}}\quad {\text{for}}\quad 0\leq \kappa <1/5}

يتم استعادة التفرطح للتوزيع الأسي العادي في النهايةκ0{\displaystyle \kappa \rightarrow 0}.

الانحراف

يمكن حساب معامل التواء التوزيع الأسي من النوع الأول من خلال ما يلي :

الانحراف[X]=هـ[[X-1β1-κ21-4κ2]3σκ3]{\displaystyle \operatorname {Skew} [X]=\operatorname {E} \left[{\frac {\left[X-{\frac {1}{\beta }}{\frac {1-\kappa ^{2}}{1-4\kappa ^{2}}}\right]^{3}}{\sigma _{\kappa }^{3}}}\right]}

وبالتالي، فإن معامل التواء التوزيع الأسي من النوع الأول κ يُعطى بالصيغة التالية:

عرض[X]=2(1-κ2)(144κ8+23κ6+27κ4-6κ2+1)β3σκ3(4κ2-1)3(144κ4-25κ2+1)ل0κ<1/4{\displaystyle \operatorname {Shew} [X]={\frac {2(1-\kappa ^{2})(144\kappa ^{8}+23\kappa ^{6}+27\kappa ^{4}-6\kappa ^{2}+1)}{\beta ^{3}\sigma _{\kappa }^{3}(4\kappa ^{2}-1)^{3}(144\kappa ^{4}-25\kappa ^{2}+1)}}\quad {\text{for}}\quad 0\leq \kappa <1/4}

يتم استعادة التفرطح للتوزيع الأسي العادي في النهايةκ0{\displaystyle \kappa \rightarrow 0}.

النوع الثاني

دالة كثافة الاحتمال

يُعد توزيع كانياداكيس κ- الأسّي من النوع الثاني جزءًا من فئة التوزيعات الإحصائية الناشئة عن إحصائيات كانياداكيس κ، والتي تُظهر ذيولًا على شكل قانون القوة، ولكن بقيود مختلفة. هذا التوزيع هو حالة خاصة من توزيع كانياداكيس κ- ويبول .α=1{\displaystyle \alpha =1}هو: [ 2 ]

وκ(x)=β1+κ2β2x2خبرةκ(-βx){\displaystyle f_{_{\kappa }}(x)={\frac {\beta }{\sqrt {1+\kappa ^{2}\beta ^{2}x^{2}}}}\exp _{\kappa }(-\beta x)}

صالح لـx0{\displaystyle x\geq 0}، أين0|κ|<1{\displaystyle 0\leq |\kappa |<1}هو مؤشر الإنتروبيا المرتبط بإنتروبيا كانياداكيس وβ>0{\displaystyle \beta >0}يُعرف باسم معامل المعدل .

يتم استعادة التوزيع الأسي على النحو التاليκ0.{\displaystyle \kappa \rightarrow 0.}

دالة التوزيع التراكمي

دالة التوزيع التراكمي للتوزيع الأسي من النوع الثاني κ معطاة بالصيغة التالية:

Fκ(x)=1-خبرةك(-βx){\displaystyle F_{\kappa }(x)=1-\exp _{k}({-\beta x)}}

لx0{\displaystyle x\geq 0}يتم استعادة التوزيع الأسي التراكمي في الحد الكلاسيكيκ0{\displaystyle \kappa \rightarrow 0}.

ملكيات

اللحظات، والقيمة المتوقعة، والتباين

يتميز التوزيع الأسي κ من النوع الثاني بعزم من الرتبةم<1/κ{\displaystyle m<1/\kappa }معطى بواسطة [ 2 ]

هـ[Xم]=β-مم!ن=0م[1-(2ن-م)κ]{\displaystyle \operatorname {E} [X^{m}]={\frac {\beta ^{-m}m!}{\prod _{n=0}^{m}[1-(2n-m)\kappa ]}}}

القيمة المتوقعة والتباين هما:

هـ[X]=1β11-κ2{\displaystyle \operatorname {E} [X]={\frac {1}{\beta }}{\frac {1}{1-\kappa ^{2}}}}
متغير[X]=σκ2=1β21+2κ4(1-4κ2)(1-κ2)2{\displaystyle \operatorname {Var} [X]=\sigma _{\kappa }^{2}={\frac {1}{\beta ^{2}}}{\frac {1+2\kappa ^{4}}{(1-4\kappa ^{2})(1-\kappa ^{2})^{2}}}}

المنوال يُعطى بالصيغة التالية:

xوضع=1κβ2(1-κ2){\displaystyle x_{\textrm {mode}}={\frac {1}{\kappa \beta {\sqrt {2(1-\kappa ^{2})}}}}}

التفرطح

يمكن حساب التفرطح لتوزيع كابا الأسي من النوع الثاني من خلال ما يلي:

كورت[X]=هـ[(X-1β11-κ2σκ)4]{\displaystyle \operatorname {Kurt} [X]=\operatorname {E} \left[\left({\frac {X-{\frac {1}{\beta }}{\frac {1}{1-\kappa ^{2}}}}{\sigma _{\kappa }}}\right)^{4}\right]}

وبالتالي، فإن التفرطح لتوزيع κ الأسي من النوع الثاني يُعطى بالصيغة التالية:

كورت[X]=3(72κ10-360κ8-44κ6-32κ4+7κ2-3)β4σκ4(κ2-1)4(576κ6-244κ4+29κ2-1) ل 0κ<1/4{\displaystyle \operatorname {Kurt} [X]={\frac {3(72\kappa ^{10}-360\kappa ^{8}-44\kappa ^{6}-32\kappa ^{4}+7\kappa ^{2}-3)}{\beta ^{4}\sigma _{\kappa }^{4}(\kappa ^{2}-1)^{4}(576\kappa ^{6}-244\kappa ^{4}+29\kappa ^{2}-1)}}\quad {\text{ for }}\quad 0\leq \kappa <1/4}

أو

كورت[X]=3(72κ10-360κ8-44κ6-32κ4+7κ2-3)(4κ2-1)-1(2κ4+1)2(144κ4-25κ2+1) ل 0κ<1/4{\displaystyle \operatorname {Kurt} [X]={\frac {3(72\kappa ^{10}-360\kappa ^{8}-44\kappa ^{6}-32\kappa ^{4}+7\kappa ^{2}-3)}{(4\kappa ^{2}-1)^{-1}(2\kappa ^{4}+1)^{2}(144\kappa ^{4}-25\kappa ^{2}+1)}}\quad {\text{ for }}\quad 0\leq \kappa <1/4}

الانحراف

يمكن حساب معامل التواء التوزيع الأسي من النوع الثاني من خلال ما يلي :

الانحراف[X]=هـ[[X-1β11-κ2]3σκ3]{\displaystyle \operatorname {Skew} [X]=\operatorname {E} \left[{\frac {\left[X-{\frac {1}{\beta }}{\frac {1}{1-\kappa ^{2}}}\right]^{3}}{\sigma _{\kappa }^{3}}}\right]}

وبالتالي، فإن معامل التواء التوزيع الأسي κ من النوع الثاني يُعطى بالصيغة التالية:

الانحراف[X]=-2(15κ6+6κ4+2κ2+1)β3σκ3(κ2-1)3(36κ4-13κ2+1)ل0κ<1/3{\displaystyle \operatorname {Skew} [X]=-{\frac {2(15\kappa ^{6}+6\kappa ^{4}+2\kappa ^{2}+1)}{\beta ^{3}\sigma _{\kappa }^{3}(\kappa ^{2}-1)^{3}(36\kappa ^{4}-13\kappa ^{2}+1)}}\quad {\text{for}}\quad 0\leq \kappa <1/3}

أو

الانحراف[X]=2(15κ6+6κ4+2κ2+1)(1-9κ2)(2κ4+1)1-4κ21+2κ4ل0κ<1/3{\displaystyle \operatorname {Skew} [X]={\frac {2(15\kappa ^{6}+6\kappa ^{4}+2\kappa ^{2}+1)}{(1-9\kappa ^{2})(2\kappa ^{4}+1)}}{\sqrt {\frac {1-4\kappa ^{2}}{1+2\kappa ^{4}}}}\quad {\text{for}}\quad 0\leq \kappa <1/3}

يتم استعادة انحراف التوزيع الأسي العادي في النهايةκ0{\displaystyle \kappa \rightarrow 0}.

الكميات

يتم تحديد الكميات المئوية من خلال التعبير التالي

xالكمية(Fκ)=β-1lnκ(11-Fκ){\displaystyle x_{\textrm {quantile}}(F_{\kappa })=\beta ^{-1}\ln _{\kappa }{\Bigg (}{\frac {1}{1-F_{\kappa }}}{\Bigg )}}

مع0Fκ1{\displaystyle 0\leq F_{\kappa }\leq 1}، حيث يكون الوسيط هو الحالة  :

xمتوسط(Fκ)=β-1lnκ(2){\displaystyle x_{\textrm {median}}(F_{\kappa })=\beta ^{-1}\ln _{\kappa }(2)}

منحنى لورنز

يُعطى منحنى لورنز المرتبط بالتوزيع الأسي κ من النوع الثاني بواسطة : [ 2 ]

لκ(Fκ)=1+1-κ2κ(1-Fκ)1+κ-1+κ2κ(1-Fκ)1-κ{\displaystyle {\mathcal {L}}_{\kappa }(F_{\kappa })=1+{\frac {1-\kappa }{2\kappa }}(1-F_{\kappa })^{1+\kappa }-{\frac {1+\kappa }{2\kappa }}(1-F_{\kappa })^{1-\kappa }}

معامل جيني هو

جيκ=2+κ24-κ2{\displaystyle \operatorname {G} _{\kappa }={\frac {2+\kappa ^{2}}{4-\kappa ^{2}}}}

السلوك التقاربي

يتصرف التوزيع الأسي κ من النوع الثاني بشكل تقاربي على النحو التالي: [ 2 ]

ليمx+وκ(x)κ-1(2κβ)-1/κx(-1-κ)/κ{\displaystyle \lim _{x\to +\infty }f_{\kappa }(x)\sim \kappa ^{-1}(2\kappa \beta )^{-1/\kappa }x^{(-1-\kappa )/\kappa }}
ليمx0+وκ(x)=β{\displaystyle \lim _{x\to 0^{+}}f_{\kappa }(x)=\beta }

التطبيقات

تم تطبيق التوزيع الأسي κ في العديد من المجالات، مثل:

انظر أيضاً

مراجع

  1. كانياداكيس، ج. (2001). "الحركية غير الخطية الكامنة وراء الإحصاءات المعممة" . فيزيكا أ: الميكانيكا الإحصائية وتطبيقاتها . 296 ( 3-4 ): 405-425 . arXiv : cond-mat/0103467 . Bibcode : 2001PhyA..296..405K . doi : 10.1016/S0378-4371(01)00184-4 . S2CID 44275064 . 
  2. 1 2 3 4 5 6 كانياداكيس، ج. (2021-01-01). "ظهور توزيعات جديدة ذات ذيول أسية في إحصاءات كابا (أ)" . رسائل الفيزياء الأوروبية . 133 (1) 10002. arXiv : 2203.01743 . Bibcode : 2021EL....13310002K . doi : 10.1209/0295-5075/133/10002 . ISSN 0295-5075 . S2CID 234144356 .  
  3. ^ أوريستي، بييرباولو. سبانيولي ، جيوفاني (2018/04/03). "التحليل الإحصائي لبعض الصيغ الجيوميكانيكية الرئيسية التي تم تقييمها باستخدام قانون كانياداكيس الأسي" . الميكانيكا الجيولوجية والهندسة الجيولوجية . 13 (2): 139-145 . دوى : 10.1080 / 17486025.2017.1373201 . ردمك 1748-6025 . S2CID 133860553 .  
  4. أوراباه، كامل؛ تريبيش، مولود (2014). "إعادة دراسة قانون بلانك للإشعاع ومعاملات أينشتاين في إحصاءات كابا لكانياداكيس" . مجلة Physical Review E. 89 ( 6) 062130. Bibcode : 2014PhRvE..89f2130O . doi : 10.1103/PhysRevE.89.062130 . ISSN 1539-3755 . PMID 25019747 .  
  5. ^ دا سيلفا، سيرجيو لويز إي إف؛ دوس سانتوس ليما، غوستافو Z .؛ فولبي، ارناني V .؛ دي أراوجو، جواو م؛ كورسو، جيلبرتو (2021). "مناهج قوية للمشاكل العكسية تعتمد على إحصائيات تساليس وكانياداكيس المعممة" . المجلة الفيزيائية الأوروبية بلس . 136 (5): 518. بيب كود : 2021EPJP..136..518D . دوى : 10.1140/epjp/s13360-021-01521-w . ISSN 2190-5444 . S2CID 236575441 .  
  6. ماسيدو-فيلو، أ.؛ موريرا، د.أ.؛ سيلفا، ر.؛ دا سيلفا، لوتشيانو ر. (2013). "مبدأ أقصى إنتروبيا لإحصاءات وشبكات كانياداكيس" . رسائل الفيزياء أ . 377 (12): 842-846 . Bibcode : 2013PhLA..377..842M . doi : 10.1016/j.physleta.2013.01.032 .