توزيع كانياداكيس غاوسي

يُعدّ توزيع كانياداكيس الغاوسي ( المعروف أيضًا بتوزيع كابا الغاوسي) توزيعًا احتماليًا ينشأ كتعميم للتوزيع الغاوسي من خلال تعظيم إنتروبيا كانياداكيس في ظل قيود مناسبة. وهو مثال على توزيع كابا الغاوسي لكانياداكيس . وقد طُبّق توزيع كابا الغاوسي بنجاح لوصف العديد من الأنظمة المعقدة في مجالات الاقتصاد، [ 1 ] والجيوفيزياء، [ 2 ] والفيزياء الفلكية، وغيرها الكثير.

يُعد توزيع κ-Gaussian حالة خاصة من توزيع κ-Generalized Gamma . [ 3 ]

التعريفات

دالة كثافة الاحتمال

الشكل العام لدالة كثافة الاحتمال الغاوسية κ المتمركزة لكانياداكيس هو: [ 3 ]

وκ(x)=Zκخبرةκ(-βx2){\displaystyle f_{_{\kappa }}(x)=Z_{\kappa }\exp _{\kappa }(-\beta x^{2})}

أين|κ|<1{\displaystyle |\kappa |<1}هو مؤشر الإنتروبيا المرتبط بإنتروبيا كانياداكيس ،β>0{\displaystyle \beta >0}هو معامل المقياس، و

Zκ=2βκπ(1+12κ)Γ(12κ+14)Γ(12κ-14){\displaystyle Z_{\kappa }={\sqrt {\frac {2\beta \kappa }{\pi }}}{\Bigg (}1+{\frac {1}{2}}\kappa {\Bigg )}{\frac {\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}+{\frac {1}{4}}{\Big )}}{\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}-{\frac {1}{4}}{\Big )}}}}

هو ثابت التطبيع.

يتم استعادة التوزيع الطبيعي القياسي في النهايةκ0.{\displaystyle \kappa \rightarrow 0.}

دالة التوزيع التراكمي

دالة التوزيع التراكمي لتوزيع غاوسي من النوع κ تُعطى بالصيغة التالية:

Fκ(x)=12+12قطعة أرضκ(βx){\displaystyle F_{\kappa }(x)={\frac {1}{2}}+{\frac {1}{2}}{\textrm {erf}}_{\kappa }{\big (}{\sqrt {\beta }}x{\big )}}

أين

قطعة أرضκ(x)=(2+κ)2κπΓ(12κ+14)Γ(12κ-14)0xخبرةκ(-ت2)دت{\displaystyle {\textrm {erf}}_{\kappa }(x)={\Big (}2+\kappa {\Big )}{\sqrt {\frac {2\kappa }{\pi }}}{\frac {\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}+{\frac {1}{4}}{\Big )}}{\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}-{\frac {1}{4}}{\Big )}}}\int _{0}^{x}\exp _{\kappa }(-t^{2})dt}

هي دالة خطأ كانياداكيس κ ، وهي تعميم لدالة الخطأ العاديةقطعة أرض(x){\displaystyle {\textrm {erf}}(x)}مثل κ0{\displaystyle \kappa \rightarrow 0}.

ملكيات

العزوم، المتوسط ​​والتباين

يحتوي التوزيع الغاوسي κ المركزي على عزم من رتبة فردية يساوي صفرًا، بما في ذلك المتوسط.

التباين محدود بالنسبة لـκ<2/3{\displaystyle \kappa <2/3}ويتم الحصول عليه من خلال:

متغير[X]=σκ2=1β2+κ2-κ4κ4-9κ2[Γ(12κ+14)Γ(12κ-14)]2{\displaystyle \operatorname {Var} [X]=\sigma _{\kappa }^{2}={\frac {1}{\beta }}{\frac {2+\kappa }{2-\kappa }}{\frac {4\kappa }{4-9\kappa ^{2}}}\left[{\frac {\Gamma \left({\frac {1}{2\kappa }}+{\frac {1}{4}}\right)}{\Gamma \left({\frac {1}{2\kappa }}-{\frac {1}{4}}\right)}}\right]^{2}}

التفرطح

يمكن حساب التفرطح لتوزيع غاوسي مركزي من نوع κ من خلال ما يلي:

كورت[X]=هـ[X4σκ4]{\displaystyle \operatorname {Kurt} [X]=\operatorname {E} \left[{\frac {X^{4}}{\sigma _{\kappa }^{4}}}\right]}

والتي يمكن كتابتها على النحو التالي

كورت[X]=2Zκσκ40x4خبرةκ(-βx2)دx{\displaystyle \operatorname {Kurt} [X]={\frac {2Z_{\kappa }}{\sigma _{\kappa }^{4}}}\int _{0}^{\infty }x^{4}\,\exp _{\kappa }\left(-\beta x^{2}\right)dx}

وبالتالي، فإن التفرطح لتوزيع غاوسي مركزي من النوع κ يُعطى بالصيغة التالية:

كورت[X]=3πZκ2β2/3σκ4|2κ|-5/21+52|κ|Γ(1|2κ|-54)Γ(1|2κ|+54){\displaystyle \operatorname {Kurt} [X]={\frac {3{\sqrt {\pi }}Z_{\kappa }}{2\beta ^{2/3}\sigma _{\kappa }^{4}}}{\frac {|2\kappa |^{-5/2}}{1+{\frac {5}{2}}|\kappa |}}{\frac {\Gamma \left({\frac {1}{|2\kappa |}}-{\frac {5}{4}}\right)}{\Gamma \left({\frac {1}{|2\kappa |}}+{\frac {5}{4}}\right)}}}

أو

كورت[X]=3β11/62κ2|2κ|-5/21+52|κ|(1+12κ)(2-κ2+κ)2(4-9κ24κ)2[Γ(12κ-14)Γ(12κ+14)]3Γ(1|2κ|-54)Γ(1|2κ|+54){\displaystyle \operatorname {Kurt} [X]={\frac {3\beta ^{11/6}{\sqrt {2\kappa }}}{2}}{\frac {|2\kappa |^{-5/2}}{1+{\frac {5}{2}}|\kappa |}}{\Bigg (}1+{\frac {1}{2}}\kappa {\Bigg )}\left({\frac {2-\kappa }{2+\kappa }}\right)^{2}\left({\frac {4-9\kappa ^{2}}{4\kappa }}\right)^{2}\left[{\frac {\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}-{\frac {1}{4}}{\Big )}}{\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}+{\frac {1}{4}}{\Big )}}}\right]^{3}{\frac {\Gamma \left({\frac {1}{|2\kappa |}}-{\frac {5}{4}}\right)}{\Gamma \left({\frac {1}{|2\kappa |}}+{\frac {5}{4}}\right)}}}

دالة خطأ كابا

دالة خطأ كانياداكيس κ (أو دالة خطأ κ ) هي تعميم ذو معلمة واحدة لدالة الخطأ العادية المعرفة على النحو التالي : [ 3 ]

قطعة أرضκ(x)=(2+κ)2κπΓ(12κ+14)Γ(12κ-14)0xخبرةκ(-ت2)دت{\displaystyle \operatorname {erf} _{\kappa }(x)={\Big (}2+\kappa {\Big )}{\sqrt {\frac {2\kappa }{\pi }}}{\frac {\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}+{\frac {1}{4}}{\Big )}}{\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}-{\frac {1}{4}}{\Big )}}}\int _{0}^{x}\exp _{\kappa }(-t^{2})dt}

على الرغم من أنه لا يمكن التعبير عن دالة الخطأ بدلالة الدوال الأولية، إلا أنه يتم استخدام التقريبات العددية بشكل شائع.

بالنسبة لمتغير عشوائي X موزع وفقًا لتوزيع غاوسي κ بمتوسط ​​0 وانحراف معياريβ{\displaystyle {\sqrt {\beta }}}دالة خطأ كابا تعني احتمال وقوع X في الفترة [-x،x]{\displaystyle [-x,\,x]}.

التطبيقات

تم تطبيق توزيع غاوسي κ في العديد من المجالات، مثل:

انظر أيضاً

مراجع

  1. موريتو، إنريكو؛ باسكوالي، سارة؛ تريفيلاتو، باربرا (2017). "نموذج تسعير خيارات غير غاوسي قائم على تشوه كانياداكيس الأسي" . المجلة الأوروبية للفيزياء ب . 90 (10): 179. Bibcode : 2017EPJB...90..179M . doi : 10.1140/epjb/e2017-80112-x . ISSN 1434-6028 . S2CID 254116243 .  
  2. 1 2 دا سيلفا، سيرجيو لويز إي إف؛ كارفاليو، بيدرو تياجو سي؛ دي أراوجو، جواو م؛ كورسو ، جيلبرتو (27/05/2020). "انعكاس الموجي الكامل بناءً على إحصائيات كانياداكيس" . المراجعة البدنية ه . 101 (5) 053311. بيب كود : 2020PhRvE.101e3311D . دوى : 10.1103/PhysRevE.101.053311 . ISSN 2470-0045 . بميد 32575242 . S2CID 219746493 .   
  3. 1 2 3 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 .  
  4. موريتو، إنريكو؛ باسكوالي، سارة؛ تريفيلاتو، باربرا (2017). "نموذج تسعير خيارات غير غاوسي قائم على تشوه كانياداكيس الأسي" . المجلة الأوروبية للفيزياء ب . 90 (10): 179. Bibcode : 2017EPJB...90..179M . doi : 10.1140/epjb/e2017-80112-x . ISSN 1434-6028 . S2CID 254116243 .  
  5. ^ وادا، تاتسواكي؛ سوياري، هيروكي (2006). "κ-تعميم قانون غاوس للخطأ" . رسائل الفيزياء أ . 348 ( 3–6 ): 89–93 . أرخايف : cond-mat/0505313 . بيب كود : 2006PhLA..348...89W . دوى : 10.1016/j.physleta.2005.08.086 . S2CID 119003351 . 
  6. ^ دا سيلفا، سيرجيو لويز إي إف؛ سيلفا، ر. دوس سانتوس ليما، غوستافو Z .؛ دي أراوجو، جواو م؛ كورسو، جيلبرتو (2022). "نهج معمم للمقاومة الخارجية لتقدير المعلمات الفيزيائية القوية" . الفيزياء أ: الميكانيكا الإحصائية وتطبيقاتها . 600 127554. أرخايف : 2111.09921 . بيب كود : 2022PhyA..60027554D . دوى : 10.1016/j.physa.2022.127554 . S2CID 248803855 . 
  7. ^ كارفاليو، جي سي. سيلفا، ر. دو ناسيمنتو جونيور، دينار أردني؛ سواريس، بب. دي ميديروس، جي آر (2010-09-01). "القياس الرصدي للمجموعات النجمية المفتوحة: اختبار لإحصائيات كانياداكيس وتساليس" . EPL (رسائل الفيزياء الأوروبية) . 91 (6) 69002. بيب كود : 2010EL .....9169002C . دوى : 10.1209/0295-5075/91/69002 . ISSN 0295-5075 . S2CID 120902898 .  
  8. ^ كارفاليو، جي سي. سيلفا، ر. دو ناسيمنتو جونيور، دينار أردني؛ دي ميديروس، جي آر (2008). "إحصاءات قانون الطاقة وسرعات الدوران النجمية في الثريا" . EPL (رسائل الفيزياء الأوروبية) . 84 (5) 59001. أرخايف : 0903.0836 . بيب كود : 2008EL .....8459001C . دوى : 10.1209/0295-5075/84/59001 . ISSN 0295-5075 . S2CID 7123391 .  
  9. ^ جويديس ، جيلهيرمي. غونسالفيس، أليساندرو سي؛ بالما، دانيال ا ب (2017). "دالة توسيع دوبلر باستخدام توزيع كانياداكيس" . حوليات الطاقة النووية . 110 : 453– 458. دوى : 10.1016/j.anucene.2017.06.057 .
  10. دي أبريو، ويليام ف.؛ غونسالفيس، أليساندرو س.؛ مارتينيز، أكيلينو س. (2019). "حل تحليلي لدالة توسيع دوبلر باستخدام توزيع كانياداكيس" . حوليات الطاقة النووية . 126 : 262-268 . doi : 10.1016/j.anucene.2018.11.023 . S2CID 125724227 . 
  11. جوجام، ليلى آيت؛ تريبيش، مولود (2016). "الموجات الكهروصوتية في بلازما ذات توزيع إلكتروني كانياداكيس مشوه κ" . فيزياء البلازما . 23 (1): 014501. Bibcode : 2016PhPl...23a4501G . doi : 10.1063/1.4939477 . ISSN 1070-664X . 
  12. ^ تشين ، هـ. تشانغ، SX؛ ليو، سكوير (2017). "أنماط البلازما الطولية للبلازما الموزعة كانياداكيس المشوهة" . فيزياء البلازما . 24 (2): 022125. بيب كود : 2017PhPl...24b2125C . دوى : 10.1063/1.4976992 . ISSN 1070-664X .