توزيع كانياداكيس ويبول

يُعد توزيع كانياداكيس ويبول (أو توزيع كابا -ويبول) توزيعًا احتماليًا يُعمم توزيع ويبول . [ 1 ] [ 2 ] وهو مثال على توزيع كانياداكيس كابا . وقد استُخدم توزيع كابا-ويبول بنجاح لوصف مجموعة واسعة من الأنظمة المعقدة في علم الزلازل والاقتصاد وعلم الأوبئة، وغيرها الكثير.

التعريفات

دالة كثافة الاحتمال

يُظهر توزيع Kaniadakis κ -Weibull ذيولًا يمنى ذات قانون قوة، وله دالة كثافة الاحتمال التالية : [ 3 ]

وκ(x)=αβxα-11+κ2β2x2αخبرةκ(-βxα){\displaystyle f_{_{\kappa }}(x)={\frac {\alpha \beta x^{\alpha -1}}{\sqrt {1+\kappa ^{2}\beta ^{2}x^{2\alpha }}}}\exp _{\kappa }(-\beta x^{\alpha })}

صالح لـx0{\displaystyle x\geq 0}، أين|κ|<1{\displaystyle |\kappa |<1}هو مؤشر الإنتروبيا المرتبط بإنتروبيا كانياداكيس ،β>0{\displaystyle \beta >0}هو معامل المقياس، وα>0{\displaystyle \alpha >0}هو معامل الشكل أو معامل ويبول .

يتم استعادة توزيع ويبول على النحو التاليκ0.{\displaystyle \kappa \rightarrow 0.}

دالة التوزيع التراكمي

دالة التوزيع التراكمي لتوزيع κ -Weibull معطاة بالصيغة التالية

Fκ(x)=1-خبرةκ(-βxα){\displaystyle F_{\kappa }(x)=1-\exp _{\kappa }(-\beta x^{\alpha })}

صالح لـx0{\displaystyle x\geq 0}يتم استعادة توزيع ويبول التراكمي في الحد الكلاسيكيκ0{\displaystyle \kappa \rightarrow 0}.

توزيع البقاء ووظائف المخاطر

دالة توزيع البقاء لتوزيع κ -Weibull معطاة بالصيغة التالية

Sκ(x)=خبرةκ(-βxα){\displaystyle S_{\kappa }(x)=\exp _{\kappa }(-\beta x^{\alpha })}

صالح لـx0{\displaystyle x\geq 0}يتم استعادة توزيع ويبول للبقاء في الحد الكلاسيكيκ0{\displaystyle \kappa \rightarrow 0}.

مقارنة بين دالة احتمالية كانياداكيس كابا-ويبول ودالتها التراكمية.

يتم الحصول على دالة المخاطر لتوزيع κ -Weibull من خلال حل معادلة معدل κ :

Sκ(x)دx=-حκSκ(x){\displaystyle {\frac {S_{\kappa }(x)}{dx}}=-h_{\kappa }S_{\kappa }(x)}

مع Sκ(0)=1{\displaystyle S_{\kappa }(0)=1}، أين حκ{\displaystyle h_{\kappa }}هي دالة المخاطرة:

حκ=αβxα-11+κ2β2x2α{\displaystyle h_{\kappa }={\frac {\alpha \beta x^{\alpha -1}}{\sqrt {1+\kappa ^{2}\beta ^{2}x^{2\alpha }}}}}

يرتبط التوزيع التراكمي لـ κ -Weibull بدالة المخاطر κ -hazard من خلال التعبير التالي:

Sκ=هـ-حκ(x){\displaystyle S_{\kappa }=e^{-H_{\kappa }(x)}}

أين

حκ(x)=0xحκ(z)دz{\displaystyle H_{\kappa }(x)=\int _{0}^{x}h_{\kappa }(z)dz}
حκ(x)=1κدالة الجيب العكسي(κβxα){\displaystyle H_{\kappa }(x)={\frac {1}{\kappa }}{\textrm {arcsinh}}\left(\kappa \beta x^{\alpha }\right)}

هي دالة المخاطر التراكمية من نوع كابا . يتم استعادة دالة المخاطر التراكمية لتوزيع ويبول في الحد الكلاسيكيκ0{\displaystyle \kappa \rightarrow 0}:ح(x)=βxα{\displaystyle H(x)=\beta x^{\alpha }}.

ملكيات

اللحظات، الوسيط والمنوال

يتميز توزيع κ -Weibull بعزم من الرتبةمشمال{\displaystyle m\in \mathbb {N} }مقدم من

هـ[Xم]=|2κβ|-م/α1+κمαΓ(12κ-م2α)Γ(12κ+م2α)Γ(1+مα){\displaystyle \operatorname {E} [X^{m}]={\frac {|2\kappa \beta |^{-m/\alpha }}{1+\kappa {\frac {m}{\alpha }}}}{\frac {\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}-{\frac {m}{2\alpha }}{\Big )}}{\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}+{\frac {m}{2\alpha }}{\Big )}}}\Gamma {\Big (}1+{\frac {m}{\alpha }}{\Big )}}

الوسيط والمنوال هما:

xمتوسط(Fκ)=β-1/α(lnκ(2))1/α{\displaystyle x_{\textrm {median}}(F_{\kappa })=\beta ^{-1/\alpha }{\Bigg (}\ln _{\kappa }(2){\Bigg )}^{1/\alpha }}
xوضع=β-1/α(α2+2κ2(α-1)2κ2(α2-κ2))1/2α(1+4κ2(α2-κ2)(α-1)2[α2+2κ2(α-1)]2-1)1/2α(α>1){\displaystyle x_{\textrm {mode}}=\beta ^{-1/\alpha }{\Bigg (}{\frac {\alpha ^{2}+2\kappa ^{2}(\alpha -1)}{2\kappa ^{2}(\alpha ^{2}-\kappa ^{2})}}{\Bigg )}^{1/2\alpha }{\Bigg (}{\sqrt {1+{\frac {4\kappa ^{2}(\alpha ^{2}-\kappa ^{2})(\alpha -1)^{2}}{[\alpha ^{2}+2\kappa ^{2}(\alpha -1)]^{2}}}}}-1{\Bigg )}^{1/2\alpha }\quad (\alpha >1)}

الكميات

يتم تحديد الكميات المئوية من خلال التعبير التالي

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

مع0Fκ1{\displaystyle 0\leq F_{\kappa }\leq 1}.

معامل جيني

معامل جيني هو: [ 3 ]

جيκ=1-α+κα+12κΓ(1κ-12α)Γ(1κ+12α)Γ(12κ+12α)Γ(12κ-12α){\displaystyle \operatorname {G} _{\kappa }=1-{\frac {\alpha +\kappa }{\alpha +{\frac {1}{2}}\kappa }}{\frac {\Gamma {\Big (}{\frac {1}{\kappa }}-{\frac {1}{2\alpha }}{\Big )}}{\Gamma {\Big (}{\frac {1}{\kappa }}+{\frac {1}{2\alpha }}{\Big )}}}{\frac {\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}+{\frac {1}{2\alpha }}{\Big )}}{\Gamma {\Big (}{\frac {1}{2\kappa }}-{\frac {1}{2\alpha }}{\Big )}}}}

السلوك التقاربي

يتصرف توزيع κ -Weibull II تقاربياً على النحو التالي: [ 3 ]

ليمx+وκ(x)ακ(2κβ)-1/κx-1-α/κ{\displaystyle \lim _{x\to +\infty }f_{\kappa }(x)\sim {\frac {\alpha }{\kappa }}(2\kappa \beta )^{-1/\kappa }x^{-1-\alpha /\kappa }}
ليمx0+وκ(x)=αβxα-1{\displaystyle \lim _{x\to 0^{+}}f_{\kappa }(x)=\alpha \beta x^{\alpha -1}}
  • يُعد توزيع κ-Weibull تعميمًا لما يلي :
  • يتوافق توزيع κ -Weibull مع توزيع κ -deformed Rayleigh عندماα=2{\displaystyle \alpha =2}وتوزيع رايلي عندماκ=0{\displaystyle \kappa =0}وα=2{\displaystyle \alpha =2}.

التطبيقات

تم تطبيق توزيع κ -Weibull في العديد من المجالات، مثل:

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 كليمنتي، ف.؛ جاليجاتي، م. كانياداكيس، ج. (2007). ""الإحصائيات المعممة في توزيع الدخل الشخصي"" . المجلة الفيزيائية الأوروبية ب . 57 (2): 187– 193. أرخايف : فيزياء/0607293 . بيب كود : 2007EPJB...57..187C . دوى : 10.1140/epjb/e2007-00120-9 . ردمك 1434-6028 . S2CID 15777288 .  
  2. كليمنتي، ف.؛ دي ماتيو، ت .؛ غاليغاتي، م.؛ كانياداكيس، ج. (2008). "التوزيع المعمم: نموذج وصفي جديد لتوزيع حجم الدخول" . فيزيكا أ: الميكانيكا الإحصائية وتطبيقاتها . 387 (13): 3201-3208 . arXiv : 0710.3645 . doi : 10.1016/j.physa.2008.01.109 . S2CID 2590064 . 
  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. ^ كليمنتي ، فابيو. جاليجاتي، ماورو؛ كانياداكيس ، جورجيو (أكتوبر 2010). "نموذج لتوزيع الدخل الشخصي مع التطبيق على البيانات الإيطالية" . الاقتصاد التجريبي . 39 (2): 559-591 . دوى : 10.1007 / s00181-009-0318-2 . ردمك 0377-7332 . S2CID 154273794 .  
  5. كليمنتي، ف؛ جاليجاتي، م؛ كانياداكيس، ج (2012-12-06). "نموذج إحصائي معمّم لتوزيع حجم الثروة" . مجلة الميكانيكا الإحصائية: النظرية والتجربة . 2012 (12) P12006. arXiv : 1209.4787 . Bibcode : 2012JSMTE..12..006C . doi : 10.1088/1742-5468/2012/12/P12006 . ISSN 1742-5468 . S2CID 18961951 .  
  6. دا سيلفا، سيرجيو لويز إي إف (2021). "قانون غوتنبرغ-ريختر المعمم من نوع كابا والتشابه الذاتي للزلازل" . الفوضى، السوليتونات والكسور . 143 110622. رمز Bibcode : 2021CSF...14310622D . doi : 10.1016/j.chaos.2020.110622 . S2CID 234063959 . 
  7. هريستوبولوس، ديونيسيوس ت.؛ بيتراكيس، مانوليس ب.؛ كانياداكيس، جورجيو (28-05-2014). "تأثيرات الحجم المحدود على توزيعات فترات العودة لأنظمة قياس أضعف حلقة" . مجلة Physical Review E. 89 ( 5) 052142. arXiv : 1308.1881 . Bibcode : 2014PhRvE..89e2142H . doi : 10.1103/PhysRevE.89.052142 . ISSN 1539-3755 . PMID 25353774. S2CID 22310350 .   
  8. هريستوبولوس، ديونيسيوس؛ بيتراكيس، مانوليس؛ كانياداكيس، جورجيو (9 مارس 2015). "توسيع نطاق الحلقة الأضعف والأحداث المتطرفة في الأنظمة ذات الحجم المحدود" . إنتروبي . 17 (3): 1103-1122 . Bibcode : 2015Entrp..17.1103H . doi : 10.3390/e17031103 . ISSN 1099-4300 . 
  9. ^ كانياداكيس، جورجيو. بالدي، ماورو م.؛ ديسبوك، توماس س.؛ جريسوليا، جوليا؛ خريستوبولوس، ديونيسيوس T .؛ سكارفوني، أنطونيو م.؛ سبارافينا، أميليا؛ وادا، تاتسواكي؛ لوسيا ، أمبرتو (2020). "نهج الإحصائيات في علم الأوبئة" . التقارير العلمية . 10 (1): 19949. بيب كود : 2020NatSR..1019949K . دوى : 10.1038/s41598-020-76673-3 . ISSN 2045-2322 . بمك 7673996 . بميد 33203913 .