संचयी वितरण फलन
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संभाव्यता सिद्धांत और सांख्यिकी में, वास्तविक-मूल्यवान यादृच्छिक चर का संचयी वितरण फ़ंक्शन (सीडीएफ)। , या सिर्फ वितरण समारोह , पर मूल्यांकन किया गया , संभावना है कि से कम या उसके बराबर मान लेगा .[1]
वास्तविक संख्याओं पर प्रत्येक संभाव्यता वितरण समर्थन (माप सिद्धांत), असतत या मिश्रित और साथ ही निरंतर, एक सही-निरंतर मोनोटोनिक फ़ंक्शन फ़ंक्शन (एक कैडलैग फ़ंक्शन) द्वारा विशिष्ट रूप से पहचाना जाता है। संतुष्टि देने वाला और .
एक अदिश निरंतर वितरण के मामले में, यह शून्य से अनंत तक संभाव्यता घनत्व फ़ंक्शन के तहत क्षेत्र देता है . संचयी वितरण फ़ंक्शन का उपयोग बहुभिन्नरूपी यादृच्छिक चर के वितरण को निर्दिष्ट करने के लिए भी किया जाता है।
परिभाषा
वास्तविक-मूल्यवान यादृच्छिक चर का संचयी वितरण फ़ंक्शन द्वारा दिया गया फ़ंक्शन है[2]: p. 77
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(Eq.1) |
जहां दाईं ओर यादृच्छिक चर की संभावना का प्रतिनिधित्व करता है से कम या उसके बराबर मान लेता है .
संभावना यह है कि अर्ध-बंद अंतराल में स्थित है (गणित) , कहाँ , इसलिए[2]: p. 84
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(Eq.2) |
उपरोक्त परिभाषा में, चिह्न से कम या उसके बराबर, ≤, एक परंपरा है, सार्वभौमिक रूप से उपयोग नहीं किया जाने वाला (उदाहरण के लिए हंगेरियन साहित्य < का उपयोग करता है), लेकिन अलग-अलग वितरण के लिए अंतर महत्वपूर्ण है। द्विपद वितरण और पॉइसन वितरण की तालिकाओं का उचित उपयोग इस सम्मेलन पर निर्भर करता है। इसके अलावा, पॉल लेवी (गणितज्ञ) जैसे महत्वपूर्ण सूत्र | विशेषता फ़ंक्शन (संभावना सिद्धांत) # व्युत्क्रम सूत्र के लिए पॉल लेवी का व्युत्क्रम सूत्र भी कम से कम या बराबर सूत्रीकरण पर निर्भर करते हैं।
यदि कई यादृच्छिक चर का इलाज किया जा रहा है इत्यादि, संबंधित अक्षरों को सबस्क्रिप्ट के रूप में उपयोग किया जाता है, जबकि, यदि केवल एक का इलाज किया जाता है, तो सबस्क्रिप्ट को आमतौर पर छोड़ दिया जाता है। पूंजी का उपयोग करना पारंपरिक है संचयी वितरण फ़ंक्शन के लिए, लोअर-केस के विपरीत संभाव्यता घनत्व कार्यों और संभाव्यता द्रव्यमान कार्यों के लिए उपयोग किया जाता है। यह सामान्य वितरणों पर चर्चा करते समय लागू होता है: कुछ विशिष्ट वितरणों के अपने पारंपरिक संकेतन होते हैं, उदाहरण के लिए सामान्य वितरण का उपयोग और के बजाय और , क्रमश।
एक सतत यादृच्छिक चर की संभाव्यता घनत्व फ़ंक्शन को संचयी वितरण फ़ंक्शन से विभेदित करके निर्धारित किया जा सकता है[3] कैलकुलस के मौलिक प्रमेय का उपयोग करना; यानी दिया गया ,
एक सतत यादृच्छिक चर का सीडीएफ इसकी संभाव्यता घनत्व फ़ंक्शन के अभिन्न अंग के रूप में व्यक्त किया जा सकता है निम्नलिखित नुसार:[2]: p. 86
गुण
प्रत्येक संचयी वितरण फ़ंक्शन एकस्वर बढ़ रहा है | घट नहीं रहा है[2]: p. 78 और दाएँ-निरंतर,[2]: p. 79 जो इसे एक कैडलैग फ़ंक्शन बनाता है। आगे,
अगर एक विशुद्ध रूप से असतत यादृच्छिक चर है, तो यह मान प्राप्त करता है संभाव्यता के साथ , और सी.डी.एफ बिंदुओं पर असंततता (गणित) होगी :
अगर परिमित L1-मानदंड है, अर्थात की अपेक्षा परिमित है, तो अपेक्षा रीमैन-स्टिल्टजेस इंटीग्रल द्वारा दी गई है
विशेष रूप से, हमारे पास है
उदाहरण
उदाहरण के तौर पर मान लीजिए इकाई अंतराल पर एक समान वितरण (निरंतर) है .
फिर का सी.डी.एफ द्वारा दिया गया है
फिर का सी.डी.एफ द्वारा दिया गया है
कल्पना करना सामान्य वितरण है. फिर का सी.डी.एफ द्वारा दिया गया है
मानक सामान्य वितरण की सीडीएफ की एक तालिका अक्सर सांख्यिकीय अनुप्रयोगों में उपयोग की जाती है, जहां इसे मानक सामान्य तालिका, इकाई सामान्य तालिका या जेड तालिका का नाम दिया जाता है।
कल्पना करना द्विपद वितरण है. फिर का सी.डी.एफ द्वारा दिया गया है
व्युत्पन्न फ़ंक्शन
पूरक संचयी वितरण फ़ंक्शन (पूंछ वितरण)
कभी-कभी, विपरीत प्रश्न का अध्ययन करना और यह पूछना उपयोगी होता है कि यादृच्छिक चर कितनी बार किसी विशेष स्तर से ऊपर होता है। इसे 'कहा जाता है'complementary cumulative distribution function (ccdf) या बसtail distribution याexceedance, और के रूप में परिभाषित किया गया है
- गुण
- एक अपेक्षा वाले गैर-नकारात्मक निरंतर यादृच्छिक चर के लिए, मार्कोव की असमानता बताती है कि[4]
- जैसा , और वास्तव में उसे उपलब्ध कराया परिमित है.
प्रमाण:[citation needed]
मान लिया जाए एक घनत्व कार्य है , किसी के लिएफिर पहचानने परऔर शब्दों को पुनर्व्यवस्थित करना,जैसा कि दावा किया गया है. - एक अपेक्षा वाले यादृच्छिक चर के लिए, और एक गैर-नकारात्मक यादृच्छिक चर के लिए दूसरा पद 0 है।
यदि यादृच्छिक चर केवल गैर-नकारात्मक पूर्णांक मान ले सकता है, तो यह इसके बराबर है
मुड़ा हुआ संचयी वितरण
जबकि एक संचयी वितरण की साजिश अक्सर इसका आकार S-जैसा होता है, एक वैकल्पिक चित्रण मुड़ा हुआ संचयी वितरण या पर्वतीय प्लॉट है, जो ग्राफ़ के शीर्ष आधे हिस्से को मोड़ देता है,[5][6] वह है
कहाँ सूचक फ़ंक्शन को दर्शाता है और दूसरा सारांश उत्तरजीवी फ़ंक्शन है, इस प्रकार दो पैमानों का उपयोग किया जाता है, एक ऊपर की ओर और दूसरा नीचे की ओर। चित्रण का यह रूप माध्यिका (सांख्यिकी), फैलाव (सांख्यिकी) (विशेष रूप से, माध्यिका से माध्य निरपेक्ष विचलन) पर जोर देता है[7]) और वितरण या अनुभवजन्य परिणामों की विषमता।
व्युत्क्रम वितरण फलन (मात्राफल फलन)
यदि सीडीएफ एफ सख्ती से बढ़ रहा है और निरंतर है अद्वितीय वास्तविक संख्या है ऐसा है कि . यह व्युत्क्रम वितरण फलन या मात्रात्मक कार्य को परिभाषित करता है।
कुछ वितरणों में कोई अद्वितीय व्युत्क्रम नहीं होता है (उदाहरण के लिए यदि सभी के लिए , कारण स्थिर रहना) इस मामले में, कोई सामान्यीकृत व्युत्क्रम वितरण फ़ंक्शन का उपयोग कर सकता है, जिसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है
- उदाहरण 1: माध्यिका है .
- उदाहरण 2: रखो . फिर हम कॉल करते हैं 95वाँ प्रतिशतक.
व्युत्क्रम सीडीएफ के कुछ उपयोगी गुण (जो सामान्यीकृत व्युत्क्रम वितरण फ़ंक्शन की परिभाषा में भी संरक्षित हैं) हैं:
- घट नहीं रहा है
- अगर और केवल अगर
- अगर एक वितरण तो के रूप में वितरित किया जाता है . इसका उपयोग व्युत्क्रम परिवर्तन नमूनाकरण-विधि का उपयोग करके यादृच्छिक संख्या पीढ़ी में किया जाता है।
- अगर स्वतंत्र का एक संग्रह है -वितरित यादृच्छिक चर को एक ही नमूना स्थान पर परिभाषित किया गया है, फिर यादृच्छिक चर मौजूद हैं ऐसा है कि के रूप में वितरित किया जाता है और सभी के लिए प्रायिकता 1 के साथ .[citation needed]
समान वितरण के लिए प्राप्त परिणामों को अन्य वितरणों में अनुवाद करने के लिए सीडीएफ के व्युत्क्रम का उपयोग किया जा सकता है।
अनुभवजन्य वितरण फ़ंक्शन
अनुभवजन्य वितरण फ़ंक्शन संचयी वितरण फ़ंक्शन का एक अनुमान है जो नमूने में अंक उत्पन्न करता है। यह उस अंतर्निहित वितरण में संभाव्यता 1 के साथ अभिसरण करता है। अंतर्निहित संचयी वितरण फ़ंक्शन के लिए अनुभवजन्य वितरण फ़ंक्शन के अभिसरण की दर निर्धारित करने के लिए कई परिणाम मौजूद हैं[citation needed].
बहुभिन्नरूपी मामला
दो यादृच्छिक चर के लिए परिभाषा
एक से अधिक यादृच्छिक चर के साथ एक साथ व्यवहार करते समय संयुक्त संचयी वितरण फ़ंक्शन को भी परिभाषित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यादृच्छिक चर की एक जोड़ी के लिए , संयुक्त सी.डी.एफ द्वारा दिया गया है[2]: p. 89
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(Eq.3) |
जहां दाईं ओर यादृच्छिक चर की संभावना का प्रतिनिधित्व करता है से कम या उसके बराबर मान लेता है ओर वो से कम या उसके बराबर मान लेता है .
संयुक्त संचयी वितरण फ़ंक्शन का उदाहरण:
दो सतत चर X और Y के लिए:
Y = 2 | Y = 4 | Y = 6 | Y = 8 | |
X = 1 | 0 | 0.1 | 0 | 0.1 |
X = 3 | 0 | 0 | 0.2 | 0 |
X = 5 | 0.3 | 0 | 0 | 0.15 |
X = 7 | 0 | 0 | 0.15 | 0 |
समाधान: X और Y की प्रत्येक संभावित सीमा के लिए संभावनाओं की दी गई तालिका का उपयोग करके, संयुक्त संचयी वितरण फ़ंक्शन का निर्माण सारणीबद्ध रूप में किया जा सकता है:
Y < 2 | 2 ≤ Y < 4 | 4 ≤ Y < 6 | 6 ≤ Y < 8 | Y ≥ 8 | |
X < 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 ≤ X < 3 | 0 | 0 | 0.1 | 0.1 | 0.2 |
3 ≤ X < 5 | 0 | 0 | 0.1 | 0.3 | 0.4 |
5 ≤ X < 7 | 0 | 0.3 | 0.4 | 0.6 | 0.85 |
X ≥ 7 | 0 | 0.3 | 0.4 | 0.75 | 1 |
दो से अधिक यादृच्छिक चरों के लिए परिभाषा
के लिए यादृच्छिक चर , संयुक्त सी.डी.एफ द्वारा दिया गया है
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(Eq.4) |
की व्याख्या करना एक यादृच्छिक वेक्टर के रूप में यादृच्छिक चर एक छोटा संकेतन उत्पन्न करता है:
गुण
प्रत्येक बहुभिन्नरूपी सीडीएफ है:
- इसके प्रत्येक चर के लिए नीरस रूप से गैर-घटता हुआ,
- इसके प्रत्येक चर में सही-निरंतर,
एकल आयाम मामले के विपरीत, उपरोक्त चार गुणों को संतुष्ट करने वाला प्रत्येक फ़ंक्शन एक बहुभिन्नरूपी सीडीएफ नहीं है। उदाहरण के लिए, चलो के लिए या या और जाने अन्यथा। यह देखना आसान है कि उपरोक्त शर्तें पूरी होती हैं, और फिर भी यदि ऐसा होता तो यह सीडीएफ नहीं है जैसा कि नीचे बताया गया है।
एक बिंदु के हाइपरआयतकोण से संबंधित होने की संभावना 1-आयामी मामले के अनुरूप है:[9]
जटिल मामला
जटिल यादृच्छिक चर
वास्तविक से जटिल यादृच्छिक चर में संचयी वितरण फ़ंक्शन का सामान्यीकरण#संचयी वितरण फ़ंक्शन स्पष्ट नहीं है क्योंकि प्रपत्र की अभिव्यक्तियाँ कोई मतलब नहीं। तथापि रूप की अभिव्यक्तियाँ सही बात। इसलिए, हम एक जटिल यादृच्छिक चर के संचयी वितरण को उनके वास्तविक और काल्पनिक भागों के संयुक्त संभाव्यता वितरण के माध्यम से परिभाषित करते हैं:
जटिल यादृच्छिक वेक्टर
का सामान्यीकरण Eq.4 पैदावार
सांख्यिकीय विश्लेषण में उपयोग
संचयी वितरण फ़ंक्शन की अवधारणा सांख्यिकीय विश्लेषण में दो (समान) तरीकों से स्पष्ट रूप से प्रकट होती है। संचयी आवृत्ति विश्लेषण एक संदर्भ मूल्य से कम किसी घटना के मूल्यों की घटना की आवृत्ति का विश्लेषण है। अनुभवजन्य वितरण फ़ंक्शन संचयी वितरण फ़ंक्शन का एक औपचारिक प्रत्यक्ष अनुमान है जिसके लिए सरल सांख्यिकीय गुण प्राप्त किए जा सकते हैं और जो विभिन्न सांख्यिकीय परिकल्पना परीक्षणों का आधार बन सकते हैं। ऐसे परीक्षण यह आकलन कर सकते हैं कि क्या किसी दिए गए वितरण से उत्पन्न डेटा के नमूने के खिलाफ सबूत है, या एक ही (अज्ञात) जनसंख्या वितरण से उत्पन्न हुए डेटा के दो नमूनों के खिलाफ सबूत है।
कोलमोगोरोव-स्मिरनोव और कुइपर के परीक्षण
कोलमोगोरोव-स्मिरनोव परीक्षण संचयी वितरण कार्यों पर आधारित है और इसका उपयोग यह देखने के लिए किया जा सकता है कि क्या दो अनुभवजन्य वितरण अलग-अलग हैं या क्या एक अनुभवजन्य वितरण एक आदर्श वितरण से अलग है। यदि वितरण का क्षेत्र सप्ताह के दिन की तरह चक्रीय है तो निकट से संबंधित कुइपर का परीक्षण उपयोगी है। उदाहरण के लिए, कुइपर परीक्षण का उपयोग यह देखने के लिए किया जा सकता है कि क्या वर्ष के दौरान बवंडर की संख्या बदलती रहती है या किसी उत्पाद की बिक्री सप्ताह के दिन या महीने के दिन के अनुसार बदलती रहती है।
यह भी देखें
- वर्णनात्मक आँकड़े
- वितरण फिटिंग
- तोरण (सांख्यिकी)
- संशोधित अर्ध-सामान्य वितरण[10] पीडीएफ के साथ के रूप में दिया गया है , कहाँ फॉक्स-राइट साई फ़ंक्शन को दर्शाता है।
संदर्भ
- ↑ Deisenroth, Marc Peter; Faisal, A. Aldo; Ong, Cheng Soon (2020). मशीन लर्निंग के लिए गणित. Cambridge University Press. p. 181. ISBN 9781108455145.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Park, Kun Il (2018). संचार के अनुप्रयोगों के साथ संभाव्यता और स्टोकेस्टिक प्रक्रियाओं के मूल सिद्धांत. Springer. ISBN 978-3-319-68074-3.
- ↑ Montgomery, Douglas C.; Runger, George C. (2003). इंजीनियरों के लिए अनुप्रयुक्त सांख्यिकी और संभाव्यता (PDF). John Wiley & Sons, Inc. p. 104. ISBN 0-471-20454-4. Archived (PDF) from the original on 2012-07-30.
- ↑ Zwillinger, Daniel; Kokoska, Stephen (2010). सीआरसी मानक संभाव्यता और सांख्यिकी तालिकाएँ और सूत्र. CRC Press. p. 49. ISBN 978-1-58488-059-2.
- ↑ Gentle, J.E. (2009). कम्प्यूटेशनल सांख्यिकी. Springer. ISBN 978-0-387-98145-1. Retrieved 2010-08-06.[page needed]
- ↑ Monti, K. L. (1995). "Folded Empirical Distribution Function Curves (Mountain Plots)". The American Statistician. 49 (4): 342–345. doi:10.2307/2684570. JSTOR 2684570.
- ↑ Xue, J. H.; Titterington, D. M. (2011). "The p-folded cumulative distribution function and the mean absolute deviation from the p-quantile" (PDF). Statistics & Probability Letters. 81 (8): 1179–1182. doi:10.1016/j.spl.2011.03.014.
- ↑ "संयुक्त संचयी वितरण फ़ंक्शन (सीडीएफ)". math.info. Retrieved 2019-12-11.
- ↑ "संग्रहीत प्रति" (PDF). www.math.wustl.edu. Archived from the original (PDF) on 22 February 2016. Retrieved 13 January 2022.
- ↑ Sun, Jingchao; Kong, Maiying; Pal, Subhadip (22 June 2021). "The Modified-Half-Normal distribution: Properties and an efficient sampling scheme". Communications in Statistics - Theory and Methods: 1–23. doi:10.1080/03610926.2021.1934700. ISSN 0361-0926. S2CID 237919587.
बाहरी संबंध
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