التكرار في بانجر

خوارزمية بانجر التكرارية هي خوارزمية لحساب تقريب التوزيع الاحتمالي لمتغير عشوائي مركبS=أنا=1شمالXأنا{\displaystyle S=\sum _{i=1}^{N}X_{i}\,} حيث كلاهماشمال{\displaystyle N\,}وXأنا{\displaystyle X_{i}\,}هي متغيرات عشوائية ومن أنواع خاصة. في الحالات الأكثر عمومية، يكون توزيع S توزيعًا مركبًا . وقد طُرحت الصيغة التكرارية للحالات الخاصة المدروسة في ورقة بحثية [ 1 ] لهاري بانجر (أستاذ فخري متميز، جامعة واترلو [ 2 ] ). وهي تُستخدم بكثرة في العلوم الاكتوارية (انظر أيضًا المخاطر النظامية ).

التصفيات

نحن مهتمون بالمتغير العشوائي المركبS=أنا=1شمالXأنا{\displaystyle S=\sum _{i=1}^{N}X_{i}\,}أينشمال{\displaystyle N\,}وXأنا{\displaystyle X_{i}\,}استيفاء الشروط المسبقة التالية.

توزيع حجم المطالبات

نفترض أنXأنا{\displaystyle X_{i}\,}أن يكون مستقلاً ومتطابقاً في التوزيع عنشمال{\displaystyle N\,}علاوة على ذلكXأنا{\displaystyle X_{i}\,}يجب توزيعها على شبكةحشمال0{\displaystyle h\mathbb {N} _{0}\,}مع عرض الشبكةح>0{\displaystyle h>0\,}.

وك=P[Xأنا=حك].{\displaystyle f_{k}=P[X_{i}=hk].\,}

في مجال الممارسة الاكتوارية،Xأنا{\displaystyle X_{i}\,}يتم الحصول عليها عن طريق تجزئة دالة كثافة المطالبة (العلوية، السفلية ...).

توزيع أرقام المطالبات

عدد المطالبات N هو متغير عشوائي ، يُقال إنه يتبع "توزيع عدد المطالبات"، ويمكن أن يأخذ القيم 0، 1، 2، ... إلخ. بالنسبة لـ"استدعاء بانجر التكراري"، يجب أن يكون التوزيع الاحتمالي لـ N عضوًا في فئة بانجر ، والمعروفة أيضًا بفئة التوزيعات (a,b,0) . تتكون هذه الفئة من جميع المتغيرات العشوائية التي تُحسب والتي تحقق العلاقة التالية:

P[شمال=ك]=صك=(أ+بك)صك-1،  ك1.{\displaystyle P[N=k]=p_{k}=\left(a+{\frac {b}{k}}\right)\cdot p_{k-1},~~k\geq 1.\,}

بالنسبة للبعضأ{\displaystyle a}وب{\displaystyle b}والتي تحققأ+ب0{\displaystyle a+b\geq 0\,}القيمة الأوليةص0{\displaystyle p_{0}\,}يتم تحديده بحيثك=0صك=1.{\displaystyle \sum _{k=0}^{\infty }p_{k}=1.\,}

تستخدم دالة بانجر التكرارية هذه العلاقة التكرارية لتحديد طريقة تكرارية لبناء التوزيع الاحتمالي لـ S. فيما يليدبليوشمال(x){\displaystyle W_{N}(x)\,}يشير إلى دالة توليد الاحتمالات لـ N : انظر الجدول في فئة التوزيعات (a,b,0) لهذا الغرض .

في حالة معرفة رقم المطالبة، يُرجى ملاحظة خوارزمية دي بريل . [ 3 ] هذه الخوارزمية مناسبة لحساب التوزيع الإجمالي لـن{\displaystyle n}المتغيرات العشوائية المنفصلة . [ 4 ]

التكرار

تُعطي الخوارزمية الآن استدعاءً تكراريًا لحسابزك=P[S=حك]{\displaystyle g_{k}=P[S=hk]\,}.

القيمة الابتدائية هيز0=دبليوشمال(و0){\displaystyle g_{0}=W_{N}(f_{0})\,}مع الحالات الخاصة

ز0=ص0خبرة(و0ب) لو أ=0،{\displaystyle g_{0}=p_{0}\cdot \exp(f_{0}b)\quad {\text{ إذا }}\quad a=0,\,}

و

ز0=ص0(1-و0أ)1+ب/أ ل أ0،{\displaystyle g_{0}={\frac {p_{0}}{(1-f_{0}a)^{1+b/a}}}\quad {\text{ لـ }}\quad a\neq 0,\,}

ثم تابع مع

زك=11-و0أج=1ك(أ+بجك)وجزك-ج.{\displaystyle g_{k}={\frac {1}{1-f_{0}a}}\sum _{j=1}^{k}\left(a+{\frac {b\cdot j}{k}}\right)\cdot f_{j}\cdot g_{kj}.\,}

مثال

يوضح المثال التالي الكثافة التقريبية لـS=أنا=1شمالXأنا{\displaystyle \scriptstyle S\,=\,\sum _{i=1}^{N}X_{i}}أينشمالنيغ بين(3.5،0.3){\displaystyle \scriptstyle N\,\sim \,{\text{NegBin}}(3.5,0.3)\,}وXفريشيه(1.7،1){\displaystyle \scriptstyle X\,\sim \,{\text{Frechet}}(1.7,1)}بعرض الشبكة h = 0.04. (انظر توزيع فريشيه .)

كما لوحظ، قد تنشأ مشكلة عند بدء عملية الاستدعاء الذاتي. وقد اقترح غيغان وحساني (2009) حلاً للتعامل مع هذه المشكلة. [ 5 ]

مراجع

  1. بانجر، هاري هـ. (1981). "التقييم التكراري لمجموعة من التوزيعات المركبة" (ملف PDF) . نشرة ASTIN . 12 (1). الرابطة الدولية للعلوم الاكتوارية : 22-26 . doi : 10.1017/S0515036100006796 . S2CID 15372040 . 
  2. السيرة الذاتية ، actuaries.org؛ صفحة الموظفين ، math.uwaterloo.ca
  3. ويكي مخاطر برمجيات Vose: http://www.vosesoftware.com/riskwiki/Aggregatemodeling-DePrilsrecursivemethod.php
  4. دي بريل، ن. (1988). "تقريبات محسّنة لتوزيع المطالبات الإجمالية لمحفظة تأمين على الحياة". المجلة الإسكندنافية للعلوم الاكتوارية . 1988 ( 1-3 ): 61-68 . doi : 10.1080/03461238.1988.10413837 .
  5. غيغان، د.؛ حساني، ب.ك. (2009). "خوارزمية بانجر المعدلة لحسابات رأس مال المخاطر التشغيلية". مجلة المخاطر التشغيلية . 4 (4): 53-72 . CiteSeerX 10.1.1.413.5632 . doi : 10.21314/JOP.2009.068 . S2CID 4992848 .