probability-theory
f(x)=1Γ(α)1β(xβ)α−1e−x/β=xα−1βαΓ(α)exp(−xβ)
ガンマ分布の密度関数は、x→∞で0に収束する。 limx→∞f(x)=0 またx→0の挙動はαの1との大小関係で定まる。 limx→0f(x)={0α>1∞α<1
密度関数の導関数 ∂∂xf(x)=(α−1)xα−2βαΓ(α)exp(−xβ)−xα−1βα+1Γ(α)exp(−xβ)=xα−2βαΓ(α)exp(−xβ)×(α−1−xβ) はα≤1ならば常に負、α>1ならばx=(α−1)βで符号が正から負に変わる。
E[X]=αβ
E[X]=∫0∞xxα−1βαΓ(α)exp(−xβ)dx=∫0∞xαβαΓ(α)exp(−xβ)dx=∫0∞αββxαβααΓ(α)exp(−xβ)dx=αβ∫0∞xαβα+1Γ(α+1)exp(−xβ)dx=αβ×1=αβ
V[X]=αβ2
E[X2]=∫0∞x2xα−1βαΓ(α)exp(−xβ)dx=∫0∞xα+1βαΓ(α)exp(−xβ)dx=∫0∞(α+1)αβ2β2xα+1βα(α+1)αΓ(α)exp(−xβ)dx=(α+1)αβ2∫0∞xαβα+2Γ(α+2)exp(−xβ)dx=(α+1)αβ2×1=(α+1)αβ2
より
V[X]=(α+1)αβ2−α2β2=αβ2
M(t)=E[etX]=∫0∞etxxα−1βαΓ(α)exp(−xβ)dx=∫0∞xα−1βαΓ(α)exp(−xβ+tx)dx=∫0∞xα−1βαΓ(α)exp(−x(1−βt)β)dx=∫0∞xα−1βαΓ(α)exp(−xβ/(1−βt))dx=(11−βt)α∫0∞xα(β/(1−βt))αΓ(α)exp(−xβ/(1−βt))dx=1(1−βt)α×1=1(1−βt)α
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