النطاق (الإحصائيات)

في الإحصاء الوصفي ، يُعرَّف مدى مجموعة البيانات بأنه حجم أو عرض أضيق نطاق يحتوي على جميع البيانات. ويُحسب كفرق بين أكبر قيمة وأصغر قيمة (يُعرف أيضًا بالحد الأقصى والحد الأدنى للعينة ). [ 1 ] ويُعبَّر عنه بنفس وحدات البيانات.

يوفر المدى مؤشراً على التشتت الإحصائي . وتشمل المقاييس القوية للمدى المدى بين العُشيرات والمدى الربيعي .

نطاق المتغيرات العشوائية المستمرة المستقلة والمتطابقة التوزيع

بالنسبة لـ n من المتغيرات العشوائية المستمرة المستقلة والمتطابقة التوزيع X 1 ، X 2 ، ... ، X n مع دالة التوزيع التراكمي G( x ) ودالة كثافة الاحتمال g( x )، دع T تشير إلى مداها، أي T= max( X 1 ، X 2 ، ... ، X n )- min( X 1 ، X 2 ، ... ، X n ).

توزيع

المدى، T، له دالة التوزيع التراكمي [ 2 ] [ 3 ]

F(ت)=ن-ز(x)[جي(x+ت)-جي(x)]ن-1دx.{\displaystyle F(t)=n\int _{-\infty }^{\infty }g(x)[G(x+t)-G(x)]^{n-1}\,{\text{d}}x.}

يشير غامبل إلى أن "جمال هذه الصيغة يشوبه تمامًا حقيقة أنه، بشكل عام، لا يمكننا التعبير عن G ( x  + t ) بواسطة G ( x )، وأن التكامل العددي طويل وممل". [ 2 ] : 385 

إذا كان توزيع كل قيمة من قيم Xᵢ محدودًا إلى اليمين (أو اليسار)، فإن التوزيع التقاربي للمدى يساوي التوزيع التقاربي لأكبر (أصغر) قيمة. أما بالنسبة للتوزيعات الأكثر عمومية، فيمكن التعبير عن التوزيع التقاربي بدالة بيسل . [ 2 ]

لحظات

يُعطى المدى المتوسط ​​بواسطة [ 4 ]

ن01x(جي)[جين-1-(1-جي)ن-1]دجي{\displaystyle n\int _{0}^{1}x(G)[G^{n-1}-(1-G)^{n-1}]\,{\text{d}}G}

حيث x ( G ) هي الدالة العكسية. في حالة كون كل من Xᵢ يتبع التوزيع الطبيعي القياسي ، فإن المدى المتوسط ​​يُعطى بالمعادلة [ 5 ].

-(1-(1-Φ(x))ن-Φ(x)ن)دx.{\displaystyle \int _{-\infty }^{\infty }(1-(1-\Phi (x))^{n}-\Phi (x)^{n})\,{\text{d}}x.}

اشتقاق التوزيع

يرجى ملاحظة أن ما يلي هو استنتاج غير رسمي للنتيجة، وهو غير دقيق بعض الشيء في حساب الاحتمالات.

يتركم،م{\displaystyle m,M}يمثلان على التوالي الحد الأدنى والحد الأقصى للمتغيرات العشوائيةX1...Xن{\displaystyle X_{1}\dots X_{n}}.

الحدث الذي يكون فيه المدى أصغر منتي{\displaystyle T}يمكن تقسيمها إلى أحداث أصغر وفقًا لما يلي:

  • مؤشر القيمة الدنيا
  • والقيمةx{\displaystyle x}من الحد الأدنى.

لمؤشر معينأنا{\displaystyle i}والقيمة الدنياx{\displaystyle x}، احتمال وقوع الحدث المشترك:

  1. Xأنا{\displaystyle X_{i}}هو الحد الأدنى،
  2. وXأنا=x{\displaystyle X_{i}=x}،
  3. والمدى أصغر منتي{\displaystyle T}،

يكون:ز(x)[جي(x+تي)-جي(x)]ن-1{\displaystyle g(x)\left[G(x+T)-G(x)\right]^{n-1}}الجمع على المؤشرات والتكامل علىx{\displaystyle x}ينتج عنه الاحتمال الكلي للحدث: "المدى أصغر منتي{\displaystyle T}"وهي بالضبط دالة الكثافة التراكمية للمدى:F(ت)=ن-ز(x)[جي(ت+x)-جي(x)]ن-1دx{\displaystyle F(t)=n\int _{-\infty }^{\infty }g(x)\left[G(t+x)-G(x)\right]^{n-1}\,{\text{d}}x}وهذا يختتم البرهان.

النطاق في الطرازات الأخرى

باستثناء حالة المتغيرات العشوائية المستقلة والمتطابقة التوزيع (IID) ذات التوزيع المستمر، توجد صيغ صريحة لحالات أخرى. وهذه الحالات ذات أهمية هامشية.

  • المتغيرات العشوائية المستمرة غير المستقلة والمتطابقة التوزيع. [ 3 ]
  • المتغيرات المنفصلة المدعومة علىشمال{\displaystyle \mathbb {N} }[ 6 ] [ 7 ] تكمن إحدى الصعوبات الرئيسية للمتغيرات المنفصلة في أن مداها منفصل. وهذا يجعل اشتقاق الصيغة يتطلب استخدام التوافقية .

يُعد المدى مثالاً محدداً على إحصاءات الترتيب . وعلى وجه الخصوص، فإن المدى دالة خطية لإحصاءات الترتيب، مما يجعله ضمن نطاق تقدير L.

انظر أيضاً

مراجع

  1. جورج وودبري (2001). مقدمة في الإحصاء . سينجايج ليرنينج. ص  74. ISBN 0534377556.
  2. 1 2 3 إي. جيه. غامبل (1947). "توزيع المدى" . حوليات الإحصاء الرياضي . 18 (3): 384-412 . doi : 10.1214/aoms/1177730387 . JSTOR 2235736 . 
  3. 1 2 تسيماشينكا، إي.؛ نوتينبيلت، دبليو.؛ هاريسون، بي. (2012). "التحكم في التباين في أنظمة التقسيم والدمج". تقنيات وتطبيقات النمذجة التحليلية والعشوائية (ملف PDF) . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 7314. ص 165. doi : 10.1007/978-3-642-30782-9_12 . ISBN   978-3-642-30781-2.
  4. HO Hartley ; HA David (1954). "حدود عامة للمدى المتوسط ​​والملاحظة المتطرفة" . حوليات الإحصاء الرياضي . 25 (1): 85-99 . doi : 10.1214/aoms/1177728848 . JSTOR 2236514 . 
  5. LHC Tippett (1925). "حول الأفراد المتطرفين ونطاق العينات المأخوذة من مجتمع طبيعي". Biometrika . 17 (3/4): 364–387 . doi : 10.1093/biomet/17.3-4.364 . JSTOR 2332087 . 
  6. إيفانز، د. ل.؛ ليميس، ل. م.؛ درو، ج. هـ. (2006). "توزيع الإحصاءات الترتيبية للمتغيرات العشوائية المنفصلة مع تطبيقات على إعادة التوزيع العشوائي". مجلة INFORMS للحوسبة . 18 : 19-30 . doi : 10.1287/ijoc.1040.0105 .
  7. إيرفينغ دبليو. بور (1955). "حساب التوزيع المعاينة الدقيق للمدى من مجتمع منفصل" . حوليات الإحصاء الرياضي . 26 (3): 530-532 . doi : 10.1214/aoms/1177728500 . JSTOR 2236482 .