التوزيع اللوجستي

في علم الاحتمالات والإحصاء ، يُعدّ التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي (المعروف بتوزيع فيسك في علم الاقتصاد ) توزيعًا احتماليًا مستمرًا لمتغير عشوائي غير سالب . يُستخدم هذا التوزيع في تحليل البقاء كنموذج بارامتري للأحداث التي يزداد معدل حدوثها في البداية ثم ينخفض ​​لاحقًا، مثل معدل الوفيات الناجمة عن السرطان بعد التشخيص أو العلاج. كما استُخدم في علم المياه لنمذجة تدفق الأنهار وهطول الأمطار ، وفي علم الاقتصاد كنموذج بسيط لتوزيع الثروة أو الدخل ، وفي الشبكات لنمذجة أوقات نقل البيانات مع مراعاة كل من الشبكة والبرمجيات.

التوزيع اللوغاريتمي اللوجستي هو التوزيع الاحتمالي لمتغير عشوائي يتبع لوغاريتمه التوزيع اللوجستي. وهو مشابه في شكله للتوزيع اللوغاريتمي الطبيعي، لكن ذيوله أثقل . وعلى عكس التوزيع اللوغاريتمي الطبيعي، يمكن كتابة دالة التوزيع التراكمي له بصيغة مغلقة .

توصيف

توجد عدة طرق مختلفة لتمثيل التوزيع. الطريقة الموضحة هنا تعطي معلمات قابلة للتفسير بشكل معقول وشكلاً بسيطاً لدالة التوزيع التراكمي [1]. [ 3 ] [ 4 ] المعلمةα>0{\displaystyle \alpha >0}هو مُعامل قياس ، وهو أيضاً وسيط التوزيع.β>0{\displaystyle \beta >0}هو مُعامل شكل . يكون التوزيع أحادي النمط عندماβ>1{\displaystyle \beta >1}يقل تشتته كلماβ{\displaystyle \beta }يزداد.

دالة التوزيع التراكمي هي

F(x؛α،β)=11+(x/α)-β=(x/α)β1+(x/α)β=xβαβ+xβ{\displaystyle {\begin{aligned}F(x;\alpha ,\beta )&={1 \over 1+(x/\alpha )^{-\beta }}\\[5pt]&={(x/\alpha )^{\beta } \over 1+(x/\alpha )^{\beta }}\\[5pt]&={x^{\beta } \over \alpha ^{\beta }+x^{\beta }}\end{aligned}}}

أينx>0{\displaystyle x>0}،α>0{\displaystyle \alpha >0}،β>0.{\displaystyle \beta >0.}

دالة كثافة الاحتمال هي

و(x؛α،β)=(β/α)(x/α)β-1(1+(x/α)β)2{\displaystyle f(x;\alpha ,\beta )={\frac {(\beta /\alpha )(x/\alpha )^{\beta -1}}{\left(1+(x/\alpha )^{\beta }\right)^{2}}}}

تحديد المعلمات البديلة

يُعطى تمثيل بديل بواسطة الزوجμ،s{\displaystyle \mu ,s}قياساً على التوزيع اللوجستي:

μ=ln(α){\displaystyle \mu =\ln(\alpha )}
s=1/β{\displaystyle s=1/\beta }

ملكيات

لحظات

الك{\displaystyle k}لا توجد لحظة الرمي إلا عندماك<β،{\displaystyle k<\beta ,}عندما يتم تحديدها بواسطة [3][4]. [ 5 ]

هـ(Xك)=αكب(1-ك/β،1+ك/β)=αككπ/βالخطيئة(كπ/β){\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {E} (X^{k})&=\alpha ^{k}\operatorname {B} (1-k/\beta ,1+k/\beta )\\[5pt]&=\alpha ^{k}\,{k\pi /\beta \over \sin(k\pi /\beta )}\end{aligned}}}

حيث B هي دالة بيتا . ويمكن اشتقاق تعابير المتوسط ​​والتباين والالتواء والتفرطح من هذه الدالة .ب=π/β{\displaystyle b=\pi /\beta }للتسهيل، المتوسط ​​هو

هـ(X)=αب/الخطيئةب،β>1،{\displaystyle \operatorname {E} (X)=\alpha b/\sin b,\quad \beta >1,}

والتباين هو

متغير(X)=α2(2ب/الخطيئة2ب-ب2/الخطيئة2ب)،β>2.{\displaystyle \operatorname {Var} (X)=\alpha ^{2}\left(2b/\sin 2b-b^{2}/\sin ^{2}b\right),\quad \beta >2.}

تُعدّ الصيغ الصريحة لمعاملَي الالتواء والتفرطح طويلة. [ 6 ] كماβ{\displaystyle \beta }عندما يميل إلى اللانهاية، يميل المتوسط ​​إلى التباين والالتواء إلى الصفر، ويميل التفرطح الزائد إلى 6/5 (انظر أيضًا التوزيعات ذات الصلة أدناه).

الكميات

دالة الكمية (دالة التوزيع التراكمي العكسي) هي

F-1(ص؛α،β)=α(ص1-ص)1/β.{\displaystyle F^{-1}(p;\alpha ,\beta )=\alpha \left({\frac {p}{1-p}}\right)^{1/\beta }.}

وبناءً على ذلك، فإن الوسيط هو، والربيع الأدنى هو، والربيع الأعلى هو31/βα{\displaystyle 3^{1/\beta }\alpha }.

التطبيقات

وظيفة الخطر .α=1،{\displaystyle \alpha =1,}قيمβ{\displaystyle \beta }كما هو موضح في مفتاح الرموز

تحليل البقاء

يُقدّم التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي نموذجًا بارامتريًا واحدًا لتحليل البقاء . وعلى عكس توزيع ويبول الأكثر شيوعًا ، يمكن أن يكون له دالة خطر غير رتيبة : عندماβ>1،{\displaystyle \beta >1,}تكون دالة المخاطر أحادية النمط (عندماβ{\displaystyle \beta } (≤  1، ينخفض ​​الخطر بشكل رتيب). إن إمكانية كتابة دالة التوزيع التراكمي بصيغة مغلقة مفيدة بشكل خاص لتحليل بيانات البقاء مع وجود بيانات مراقبة. [ 7 ] يمكن استخدام التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي كأساس لنموذج وقت الفشل المتسارع من خلال السماح لهα{\displaystyle \alpha }للاختلاف بين المجموعات، أو بشكل أعم عن طريق إدخال متغيرات مصاحبة تؤثر عليهα{\displaystyle \alpha }لكن ليسβ{\displaystyle \beta }عن طريق نمذجتهسجل(α){\displaystyle \log(\alpha )}كدالة خطية للمتغيرات المصاحبة. [ 8 ]

دالة البقاء هي

S(ت)=1-F(ت)=[1+(ت/α)β]-1،{\displaystyle S(t)=1-F(t)=[1+(t/\alpha )^{\beta }]^{-1},\,}

وبالتالي فإن دالة المخاطر هي

ح(ت)=و(ت)S(ت)=(β/α)(ت/α)β-11+(ت/α)β.{\displaystyle h(t)={\frac {f(t)}{S(t)}}={\frac {(\beta /\alpha )(t/\alpha )^{\beta -1}}{1+(t/\alpha )^{\beta }}}.}

التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي ذو معامل الشكلβ=1{\displaystyle \beta =1}[8] هو التوزيع الهامشي للفترات الزمنية في عملية عد موزعة هندسياً . [ 9 ]

علم المياه

توزيع لوغاريتمي لوجستي تراكمي مناسب لأقصى هطول للأمطار في يوم واحد في شهر أكتوبر

استُخدم التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي في علم المياه لنمذجة معدلات تدفق المياه في الجداول وهطول الأمطار. [ 3 ] [ 4 ]

غالباً ما تتبع القيم المتطرفة، مثل أعلى معدل لهطول الأمطار في يوم واحد وتصريف الأنهار شهرياً أو سنوياً، توزيعاً لوغاريتمياً طبيعياً [9]. إلا أن هذا التوزيع يحتاج إلى تقريب عددي. ولأن التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي، الذي يمكن حله تحليلياً، مشابه للتوزيع اللوغاريتمي الطبيعي، فإنه يُمكن استخدامه بدلاً منه.

يوضح الشكل الأزرق مثالاً على ملاءمة التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي لأقصى هطول مطري مُرتب ليوم واحد في شهر أكتوبر، ويُظهر نطاق الثقة بنسبة 90% بناءً على التوزيع ذي الحدين . وتُمثل بيانات هطول الأمطار بموضع الرسم البياني r /( n +1) كجزء من تحليل التكرار التراكمي .

الاقتصاد

استُخدم نموذج التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي كنموذج بسيط لتوزيع الثروة أو الدخل في علم الاقتصاد ، حيث يُعرف بتوزيع فيسك. [ 10 ] معامل جيني الخاص به هو [11]. [ 11 ]

التواصل

استُخدم نموذج التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي كنموذج للفترة الزمنية التي تبدأ عندما تغادر البيانات تطبيقًا برمجيًا على جهاز كمبيوتر، وتتلقى الاستجابة من قِبل التطبيق نفسه بعد مرورها عبر أجهزة كمبيوتر وتطبيقات وقطاعات شبكية أخرى ومعالجتها، مع العلم أن معظم هذه العمليات أو جميعها لا تضمن الاستجابة في الوقت الفعلي (على سبيل المثال، عندما يعرض تطبيق بيانات واردة من مستشعر بعيد متصل بالإنترنت). وقد ثبت أنه نموذج احتمالي أكثر دقة من التوزيع اللوغاريتمي الطبيعي أو غيره، شريطة رصد التغيرات المفاجئة في تسلسل هذه الأوقات بشكل صحيح. [ 12 ]

  • لوXLL(α،β){\displaystyle X\sim \operatorname {LL} (\alpha ,\beta )}ثمكXLL(كα،β).{\displaystyle kX\sim \operatorname {LL} (k\alpha ,\beta ).}
  • لوXLL(α،β){\displaystyle X\sim \operatorname {LL} (\alpha ,\beta )}ثمXكLL(αك،β/|ك|).{\displaystyle X^{k}\sim \operatorname {LL} (\alpha ^{k},\beta /|k|).}
  • LL(α،β)داغوم(1،α،β){\displaystyle \operatorname {LL} (\alpha ,\beta )\sim {\textrm {Dagum}}(1,\alpha ,\beta )}( توزيع داغوم ).
  • LL(α،β)سينغ مادالا(1،α،β){\displaystyle \operatorname {LL} (\alpha ,\beta )\sim {\textrm {SinghMaddala}}(1,\alpha ,\beta )}( توزيع سينغ-مادالا ).
  • LL(γ،σ)β(1،1،γ،σ){\displaystyle {\textrm {LL}}(\gamma ,\sigma )\sim \beta '(1,1,\gamma ,\sigma )}( توزيع بيتا الأولي ).
  • إذا كان X يتبع توزيعًا لوجستيًا لوغاريتميًا بمعامل مقياسα{\displaystyle \alpha }ومعامل الشكل،β{\displaystyle \beta }إذن، فإن Y  =  log( X ) يتبع التوزيع اللوجستي بمعامل الموقع.سجل(α){\displaystyle \log(\alpha )}ومعامل المقياس1/β.{\displaystyle 1/\beta .}
  • كمعامل شكلβ{\displaystyle \beta }كلما زادت قيمة التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي، ازداد شكله شبهاً بشكل التوزيع اللوجستي (الضيق جداً) . بعبارة أخرى:
LL(α،β)ل(α،α/β)مثلβ.{\displaystyle \operatorname {LL} (\alpha ,\beta )\to L(\alpha ,\alpha /\beta )\quad {\text{as}}\quad \beta \to \infty .}
  • التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي ذو معامل الشكلβ=1{\displaystyle \beta =1}ومعامل المقياسα{\displaystyle \alpha }وهو نفسه توزيع باريتو المعمم مع معلمة الموقعμ=0{\displaystyle \mu =0}، معامل الشكلξ=1{\displaystyle \xi =1}ومعامل المقياسα:{\displaystyle \alpha :}
LL(α،1)=الناتج المحلي الإجمالي(1،α،1).{\displaystyle \operatorname {LL} (\alpha ,1)=\operatorname {GPD} (1,\alpha ,1).}
  • إن إضافة معلمة أخرى (معلمة الإزاحة) تؤدي رسميًا إلى توزيع لوغاريتمي لوجستي مُزاح ، ولكن عادةً ما يتم النظر في هذا الأمر في معلمات مختلفة بحيث يمكن أن يكون التوزيع محدودًا من الأعلى أو محدودًا من الأسفل.

التعميمات

تُعرف عدة توزيعات مختلفة أحيانًا باسم التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي المعمم ، لأنها تتضمن التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي كحالة خاصة. [ 11 ] تشمل هذه التوزيعات توزيع بور من النوع الثاني عشر (المعروف أيضًا باسم توزيع سينغ-مادالا ) وتوزيع داغوم ، وكلاهما يتضمن مُعامل شكل ثانٍ. وكلاهما بدورهما حالتان خاصتان من توزيع بيتا المعمم الأكثر عمومية من النوع الثاني . ومن التعميمات الأخرى الأبسط للتوزيع اللوجستي اللوغاريتمي التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي المُزاح .

يُعدّ التحويل اللوغاريتمي لتوزيع ميتالوغ توزيعًا لوجستيًا لوغاريتميًا معمّمًا آخر ، حيث تُكتب متسلسلات القوى بدلالةص{\displaystyle p}يتم استبدال معلمات التوزيع اللوجستيμ{\displaystyle \mu }. يتميز التوزيع اللوغاريتمي-الميتالوغاري الناتج بمرونة عالية في الشكل، وله دالة كثافة احتمالية مغلقة بسيطة ودالة كمية ، ويمكن ملاءمته للبيانات باستخدام المربعات الصغرى الخطية، ويشمل التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي كحالة خاصة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 ليميس، لاري. "التوزيع اللوجستي" (ملف PDF) . كلية ويليام وماري.
  2. 1 2 إيكاواتي، د.؛ وارسونو؛ كورنياساري، د. (2014). "حول العزوم، والتراكمات، والدالة المميزة للتوزيع اللوجستي اللوغاريتمي". مجلة IPTEK، مجلة التكنولوجيا والعلوم . 25 (3): 78-82 .
  3. 1 2 شوكري، م.م.؛ ميان، إ.م.؛ تريسي، د.س. (1988)، "خصائص المعاينة لمقدرات التوزيع اللوجستي مع تطبيق على بيانات هطول الأمطار الكندية"، المجلة الكندية للإحصاء ، 16 (3): 223-236 ، doi : 10.2307/3314729 ، JSTOR 3314729 
  4. 1 2 أشقر، فهيم؛ مهدي، إسماعيل (2006)، "ملاءمة التوزيع اللوجستي اللوغاريتمي باستخدام العزوم المعممة"، مجلة علم المياه ، 328 ( 3-4 ): 694-703 ، Bibcode : 2006JHyd..328..694A ، doi : 10.1016/j.jhydrol.2006.01.014
  5. تاديكامالا، باندو ر. (1980)، "نظرة على توزيع بور والتوزيعات ذات الصلة"، المجلة الإحصائية الدولية ، 48 (3): 337-344 ، doi : 10.2307/1402945 ، JSTOR 1402945 
  6. ماكلولين، مايكل ب. (2001)، مجموعة من التوزيعات الاحتمالية الشائعة (ملف PDF) ، ص. أ-37 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 فبراير 2008 
  7. بينيت، ستيف (1983)، "نماذج الانحدار اللوجستي لبيانات البقاء"، مجلة الجمعية الإحصائية الملكية، السلسلة ج ، 32 (2): 165-171 ، doi : 10.2307/2347295 ، JSTOR 2347295 
  8. كوليت، ديف (2003)، نمذجة بيانات البقاء على قيد الحياة في البحوث الطبية ( الطبعة الثانية)، مطبعة سي آر سي، رقم ISBN  978-1-58488-325-8
  9. دي كريسينزو، أنطونيو؛ بيليري، فرانكو (2019)، "بعض نتائج وتطبيقات عمليات العد الهندسي"، المنهجية والحوسبة في الاحتمالات التطبيقية ، 21 (1): 203-233 ، doi : 10.1007/s11009-018-9649-9 ، S2CID 254793416 
  10. فيسك، بي آر (1961)، "تدرج توزيعات الدخل"، إيكونومتريكا ، 29 (2): 171-185 ، doi : 10.2307/1909287 ، JSTOR 1909287 
  11. 1 2 كلايبر، سي.؛ كوتز، إس (2003)، التوزيعات الإحصائية للأحجام في الاقتصاد والعلوم الاكتوارية ، وايلي، ISBN 978-0-471-15064-0
  12. غاغو-بينيتيز، أ.؛ فرنانديز-مادريغال، ج.-أ.؛ كروز-مارتين، أ. (2013)، "نمذجة لوغاريتمية-لوجستية لتأخيرات التدفق الحسي في الروبوتات عن بعد الشبكية"، مجلة IEEE للمستشعرات ، 13 (8)، IEEE للمستشعرات 13(8): 2944-2953 ، Bibcode : 2013ISenJ..13.2944G ، doi : 10.1109/JSEN.2013.2263381 ، S2CID 47511693 {{citation}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )