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泊松二項分佈的眾數是否靠近均值?

  • January 15, 2020

泊松二項式變量 $ X\sim PB(p_1, \dots, p_n) $ 是總和 $ n $ 獨立的,不一定同分佈的伯努利變量 $ X_1, \dots, X_n $ : $$ X=\sum_{i=1}^n X_i, $$ 和 $ X_i\sim Ber(p_i) $ .

Poisson-Binomial 分佈是單峰的,並且 $ \mathbb E[X]=\sum_{i=1}^np_i=\mu. $

問題:模式是否總是這樣 $ \lfloor \mu \rfloor $ 要么 $ \lceil \mu \rceil $ ?


在我看來,情況就是這樣。PB 分佈是二項分佈的推廣,具有較低或相等的熵。因此,概率質量在某種意義上更集中在均值附近,這表明答案是肯定的。

我做了一些數值實驗,並沒有找到反例,這更加堅定了我的懷疑。

Darroch, JN “關於獨立試驗成功次數的分佈。” 數理統計年鑑 35.3(1964):1317-1321,

證明泊松二項式變量的眾數滿足以下條件:

$$ \begin{equation} mode= \begin{cases} k \hspace{3mm}if\hspace{3mm}k \leq \mu \leq k+\frac{1}{k+2},\ k \hspace{3mm}or\hspace{3mm} k+1\hspace{3mm}if\hspace{3mm} k+\frac{1}{k+2} \leq \mu \leq k+1 - \frac{1}{n-k+1},\ k+1\hspace{3mm}if\hspace{3mm}k+1 - \frac{1}{n-k+1} \leq \mu \leq k+1. \end{cases} \end{equation} $$

因此,眾數與平均值的差異最多 $ 1 $ . 請注意,泊松二項分佈可以有一個或兩個連續模式。

引用自:https://stats.stackexchange.com/questions/444854

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