प्रश्न-गाऊसी वितरण

q-Gaussian

Probability density function
Parameters	$q<3$ shape (real) $\beta >0$ (real)
Support	$x\in (-\infty ;+\infty )\!$ for $1\leq q<3$ $x\in \left[\pm {1 \over {\sqrt {\beta (1-q)}}}\right]$ for $q<1$
PDF	${{\sqrt {\beta }} \over C_{q}}e_{q}({-\beta x^{2}})$
Mean	$0{\text{ for }}q<2$, otherwise undefined
Median	$0$
Mode	$0$
Variance	${1 \over {\beta (5-3q)}}{\text{ for }}q<{5 \over 3}$ $\infty {\text{ for }}{5 \over 3}\leq q<2$ ${\text{Undefined for }}2\leq q<3$
Skewness	$0{\text{ for }}q<{3 \over 2}$
Ex. kurtosis	$6{q-1 \over 7-5q}{\text{ for }}q<{7 \over 5}$

क्यू-गॉसियन एक संभाव्यता वितरण है जो उचित बाधाओं के तहत त्सालिस एन्ट्रापी के अधिकतमकरण से उत्पन्न होता है। यह त्सालिस वितरण का एक उदाहरण है। क्यू-गाऊसियन उसी तरह गाऊसी का सामान्यीकरण है जैसे त्सालिस एन्ट्रॉपी मानक एन्ट्रॉपी (सांख्यिकीय थर्मोडायनामिक्स) बोल्ट्जमान-गिब्स एन्ट्रॉपी या एन्ट्रॉपी (सूचना सिद्धांत) का सामान्यीकरण है। सामान्य वितरण को q → 1 के रूप में पुनर्प्राप्त किया जाता है।

क्यू-गॉसियन को सांख्यिकीय यांत्रिकी, भूविज्ञान, शरीररचना विज्ञान, खगोल विज्ञान, अर्थशास्त्र, वित्त और मशीन सीखने के क्षेत्र में समस्याओं पर लागू किया गया है। 1 < q < 3 के लिए गॉसियन की तुलना में वितरण को प्रायः इसकी हेवी टेल्ड के लिए पसंद किया जाता है। $q<1$ क्यू-गॉसियन वितरण एक बंधे हुए यादृच्छिक चर का पीडीएफ है। यह जीव विज्ञान और अन्य डोमेन में बनाता है बाहरी स्टोचैस्टिसिटी के प्रभाव को मॉडल करने के लिए क्यू-गॉसियन वितरण गाऊसी वितरण से अधिक उपयुक्त है। प्राचीन केंद्रीय सीमा प्रमेय का एक सामान्यीकृत q-एनालॉग 2008 में प्रस्तावित किया गया था, जिसमें स्वतंत्र और समान रूप से वितरित यादृच्छिक चर के लिए स्वतंत्रता बाधा i.i.d. चर को q पैरामीटर द्वारा परिभाषित एक सीमा तक शिथिल किया जाता है, स्वतंत्रता को q → 1 के रूप में पुनर्प्राप्त किया जाता है। हालाँकि, ऐसे प्रमेय का प्रमाण अभी भी अभाव है।

हेवी टेल्ड वाले क्षेत्रों में, वितरण छात्र के t-वितरण के बराबर है q और स्वतंत्रता की डिग्री (सांख्यिकी) के बीच सीधी मैपिंग के साथ छात्र का t-वितरण। इसलिए इन वितरणों में से किसी एक का उपयोग करने वाला एक व्यवसायी एक ही वितरण को दो अलग-अलग तरीकों से पैरामीटराइज़ कर सकता है। यदि सिस्टम गैर व्यापक एन्ट्रापी नॉन-एक्सटेंसिव है, या यदि छोटे नमूनों के आकार के साथ कनेक्शन की कमी है, तो q-गॉसियन फॉर्म का विकल्प उत्पन्न हो सकता है।

विशेषता

संभावना घनत्व फलन

मानक q-गाऊसियन में संभाव्यता घनत्व फलन है

$f(x)={{\sqrt {\beta }} \over C_{q}}e_{q}(-\beta x^{2})$

जहाँ

$e_{q}(x)=[1+(1-q)x]_{+}^{1 \over 1-q}$

Tsallis (त्सालिस) सांख्यिकी q-घातांक और सामान्यीकरण कारक है $C_{q}$ द्वारा दिया गया है

$C_{q}={{2{\sqrt {\pi }}\Gamma \left({1 \over 1-q}\right)} \over {(3-q){\sqrt {1-q}}\Gamma \left({3-q \over 2(1-q)}\right)}}{\text{ for }}-\infty <q<1$

$C_{q}={\sqrt {\pi }}{\text{ for }}q=1\,$

$C_{q}={{{\sqrt {\pi }}\Gamma \left({3-q \over 2(q-1)}\right)} \over {{\sqrt {q-1}}\Gamma \left({1 \over q-1}\right)}}{\text{ for }}1<q<3.$

ध्यान दें कि के लिए $q<1$ q-गॉसियन वितरण एक बंधे हुए यादृच्छिक चर का पीडीएफ है।

एन्ट्रॉपी

जैसे सामान्य वितरण पहले क्षण के निश्चित मानों के लिए अधिकतम सूचना एन्ट्रापी वितरण है $\operatorname {E} (X)$ और दूसरा क्षण $\operatorname {E} (X^{2})$ (निश्चित शून्य क्षण के साथ $\operatorname {E} (X^{0})=1$ सामान्यीकरण की स्थिति के अनुरूप), क्यू-गॉसियन वितरण इन तीन क्षणों के निश्चित मूल्यों के लिए अधिकतम त्सालिस एन्ट्रापी वितरण है।

संबंधित वितरण

छात्र का t-वितरण

हालांकि इसे एन्ट्रापी के एक दिलचस्प वैकल्पिक रूप द्वारा उचित ठहराया जा सकता है, सांख्यिकीय रूप से यह छात्र के t-वितरण का एक स्केल किया गया पुनर्मूल्यांकन है। छोटे-नमूना आंकड़ों का वर्णन करने के लिए 1908 में डब्ल्यू गॉसेट द्वारा छात्र के t-वितरण की प्रांरम्भ की गई थी। गॉसेट की मूल प्रस्तुति में स्वतंत्रता पैरामीटर की डिग्री ν को नमूना आकार से संबंधित एक घनात्मक पूर्णांक होने के लिए बाध्य किया गया था, लेकिन यह आसानी से देखा गया है कि गॉसेट का घनत्व फलन ν के सभी वास्तविक मूल्यों के लिए मान्य है। स्केल्ड रिपैरामेट्रिज़ेशन वैकल्पिक पैरामीटर q और β का परिचय देता है जो ν से संबंधित हैं।

स्वतंत्रता की ν डिग्री के साथ एक छात्र के t-वितरण को देखते हुए, समतुल्य q-गॉसियन है

$q={\frac {\nu +3}{\nu +1}}{\text{ with }}\beta ={\frac {1}{3-q}}$

व्युत्क्रम के साथ

$\nu ={\frac {3-q}{q-1}},{\text{ but only if }}\beta ={\frac {1}{3-q}}.$

जब कभी भी $\beta \neq {1 \over {3-q}}$, फलन केवल छात्र के t-वितरण का एक स्केल किया गया संस्करण है।

कभी-कभी यह तर्क दिया जाता है कि वितरण छात्र की स्वतंत्रता की ऋणात्मक और या गैर-पूर्णांक डिग्री के लिए t-वितरण का एक सामान्यीकरण है। हालाँकि, छात्र के t-वितरण का सिद्धांत स्वतंत्रता की सभी वास्तविक डिग्री तक तुच्छ रूप से फैला हुआ है, जहां वितरण का समर्थन अब ν <0 के स्थिति में अनंत के बजाय सघन स्थान है।

तीन-पैरामीटर संस्करण

शून्य पर केंद्रित कई वितरणों की तरह, स्थान पैरामीटर μ को सम्मिलित करने के लिए q-गॉसियन को तुच्छ रूप से बढ़ाया जा सकता है। तब घनत्व परिभाषित हो जाता है

${{\sqrt {\beta }} \over C_{q}}e_{q}({-\beta (x-\mu )^{2}}).$

यादृच्छिक विचलन उत्पन्न करना

q-गॉसियन से यादृच्छिक नमूने की अनुमति देने के लिए बॉक्स-मुलर परिवर्तन को सामान्यीकृत किया गया है। मानक बॉक्स-मुलर तकनीक निम्नलिखित रूप के समीकरणों से स्वतंत्र सामान्य रूप से वितरित चर के जोड़े उत्पन्न करती है।

$Z_{1}={\sqrt {-2\ln(U_{1})}}\cos(2\pi U_{2})$

$Z_{2}={\sqrt {-2\ln(U_{1})}}\sin(2\pi U_{2})$

सामान्यीकृत बॉक्स-मुलर तकनीक क्यू-गॉसियन विचलन के जोड़े उत्पन्न कर सकती है जो स्वतंत्र नहीं हैं। व्यवहार में, समान रूप से वितरित चर की एक जोड़ी से केवल एक विचलन उत्पन्न होगा। निम्नलिखित सूत्र निर्दिष्ट पैरामीटर q और के साथ q-गाऊसी से विचलन उत्पन्न करेगा $\beta ={1 \over {3-q}}$

$Z={\sqrt {-2{\text{ ln}}_{q'}(U_{1})}}{\text{ cos}}(2\pi U_{2})$

जहाँ ${\text{ ln}}_{q}$ Tsallis सांख्यिकी q-लघुगणक और है $q'={{1+q} \over {3-q}}$

इन विचलनों को एक स्वेच्छाचारी q-गाऊसी से विचलन उत्पन्न करने के लिए रूपांतरित किया जा सकता है

$Z'=\mu +{Z \over {\sqrt {\beta (3-q)}}}$

अनुप्रयोग

भौतिकी

यह दिखाया गया है कि विघटनकारी ऑप्टिकल लैटिस में ठंडे परमाणुओं का संवेग वितरण एक q-गाऊसी है।

q-गॉसियन वितरण को दो बलों के अधीन द्रव्यमान की एकआयामी गति की स्थिति के स्पर्शोन्मुख संभाव्यता घनत्व फलन के रूप में भी प्राप्त किया जाता है: प्रकार का एक नियतात्मक बल ${\textstyle F_{1}(x)=-2x/(1-x^{2})}$ (एक अनंत संभावित कुएं का निर्धारण) और एक स्टोकेस्टिक सफेद रव बल ${\textstyle F_{2}(t)={\sqrt {2(1-q)}}\xi (t)}$, जहाँ $\xi (t)$ एक सफ़ेद रव है. ध्यान दें कि ओवरडैम्प्ड/छोटे द्रव्यमान सन्निकटन में उपर्युक्त अभिसरण विफल रहता है $q<0$, जैसा कि हाल ही में दिखाया गया है।

वित्त

न्यूयॉर्क स्टॉक एक्सचेंज, नैस्डैक (NASDAQ) और अन्य जगहों पर वित्तीय रिटर्न वितरण की व्याख्या q-गॉसियन के रूप में की गई है।

यह भी देखें

• कॉन्स्टेंटिनो त्सालिस
• त्सालिस सांख्यिकीय
• त्सालिस एन्ट्रापी
• त्सालिस वितरण
• q-घातीय वितरण|q-घातांकीय वितरण
• Q-गाऊसी प्रक्रिया

अग्रिम पठन

• Juniper, J. (2007) "The Tsallis Distribution and Generalised Entropy: Prospects for Future Research into Decision-Making under Uncertainty" (PDF).{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link), Centre of Full Employment and Equity, The University of Newcastle, Australia

बाहरी संबंध

• Tsallis Statistics, Statistical Mechanics for Non-extensive Systems and Long-Range Interactions