Normal-Distribution

評估正態分佈的確定區間

  • February 14, 2011

我知道由於其中復雜的誤差函數,正態分佈的 CDF 的易於處理的公式有些缺失。

但是,我想知道是否有一個很好的公式. 或者這個問題的“最先進”近似值可能是什麼。

這完全取決於您在尋找什麼。下面是一些簡要的細節和參考。

許多關於近似的文獻都以函數為中心

為了. 這是因為您提供的函數可以分解為上述函數的簡單差異(可能通過常數調整)。該函數有許多名稱,包括“正態分佈的上尾”、“右正態積分”和“高斯分佈”-function”,僅舉幾例。您還將看到Mills 比率的近似值,即

在哪裡是高斯pdf。 在這裡,我列出了一些您可能感興趣的用於各種目的的參考資料。

計算

實際計算標準-函數或相關的互補誤差函數是

WJ Cody,誤差函數的有理切比雪夫近似數學。比較。,1969 年,第 631–637 頁。

每個(自尊)實現都使用本文。(MATLAB、R 等)

“簡單”近似

Abramowitz 和 Stegun有一個基於輸入變換的多項式展開。有些人將其用作“高精度”近似值。我不喜歡它,因為它在零附近表現得很糟糕。例如,它們的近似不會產生,我認為這是一個很大的禁忌。有時會因此而發生不好的事情。

Borjesson 和 Sundberg 給出了一個簡單的近似值,它適用於大多數只需要幾位數精度的應用程序。絕對相對誤差永遠不會低於 1%,考慮到它的簡單性,這是相當不錯的。基本近似是

他們對常數的首選選擇是和. 該參考是

PO Borjesson 和 CE Sundberg。用於通信應用的誤差函數 Q(x) 的簡單近似IEEE Trans。交流。, COM-27(3):639–643, 1979 年 3 月。

這是其絕對相對誤差的圖。

在此處輸入圖像描述

電氣工程文獻中充斥著各種這樣的近似值,並且似乎對它們表現出過分強烈的興趣。他們中的許多人雖然很窮,或者擴展到非常奇怪和令人費解的表達方式。

你也可以看看

W.布萊克。右正態積分的均勻近似應用數學與計算,127(2-3):365-374,2002 年 4 月。

拉普拉斯連分數

拉普拉斯有一個漂亮的連分數,它為每個值產生連續的上限和下限. 就米爾斯比率而言,

我使用的符號對於連分數來說是相當標準的,即. 這個表達式對於小的收斂速度不是很快,但它在.

這個連分數實際上產生了許多“簡單”的界限在 1900 年代中後期被“重新發現”。很容易看出,對於“標準”形式的連分數(即,由正整數係數組成),以奇數(偶數)項截斷分數會給出一個上限(下限)。

因此,拉普拉斯立即告訴我們

這兩者都是在 1900 年代中期“重新發現”的界限。就-function,這相當於

可以在 S. Resnick, Adventures in Stochastic Processes , Birkhauser, 1992 的第 6 章(布朗運動)中找到使用按部分進行簡單積分的替代證明。這些界限的絕對相對誤差不比,如this相關答案所示。 請特別注意,上面的不等式立即意味著. 這個事實也可以使用 L’Hopital 的規則來確定。這也有助於解釋 Borjesson-Sundberg 近似函數形式的選擇。任意選擇保持漸近等價為. 參數用作接近零的“連續性校正”。

這是一個情節-function 和兩個拉普拉斯界。

正態分佈上尾的拉普拉斯界

CI。C. Lee 有一篇 1990 年代初期的論文,對. 看

CI。C.李。在拉普拉斯連分數上為正規積分安。研究所。統計學家。數學。, 44(1):107–120, 1992 年 3 月。


Durrett 的*概率:理論和例子*提供了經典的上界和下界在第 3 版的第 6-7 頁。它們適用於更大的值(說,) 並且是漸近緊的。

希望這會讓你開始。如果您有更具體的興趣,我可能會為您指出某個地方。

引用自:https://stats.stackexchange.com/questions/7200

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