Rechnen mit transformierten ZV

Fragen, die sich auf kein spezielles Verfahren beziehen.

Rechnen mit transformierten ZV

Beitragvon balavu » Mo 20. Okt 2014, 18:56

Hallo,

ich möchte gerne diese Wahrscheinlichkeit bestimmen:



Mir fällt dazu leider nur dieser (meiner Meinung nach ziemlich komplizierte) Weg ein:

- Dichtefunktionen der transformierten ZV und ermitteln ->
- Dichtefunktion der Differenz bestimmen (Faltungsformel)
- Wahrscheinlichkeit für Differenz größer Null durch Integration der neuen Dichtefunktion bestimmen

Für Meinereiner ein Langzeitprojekt. Und Rechenfehler wären nicht ausgeschlossen. Deshalb hoffe ich, etwas wichtiges übersehen zu haben. Da beide Zufallsvariablen im obigen Ausdruck identisch verteilt sind könnte es doch sein, dass es irgendwie einfacher geht. Oder nicht?
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Re: Rechnen mit transformierten ZV

Beitragvon bele » Di 21. Okt 2014, 17:59

Sind i und j bekannt oder bewegen sie sich in engen Grenzen? Dann könnte man über eine Computersimulation nachdenken, wenn exaktes Rechnen zu aufwändig wird.
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Re: Rechnen mit transformierten ZV

Beitragvon balavu » Mi 22. Okt 2014, 11:31

Ja, i und j sind bekannt. Ich möchte trotzdem gerne die exakte Lösung bestimmen, da ich mit der Wahrscheinlichkeit noch weiter rechne. Aber die Idee ist gut. Da es scheinbar keine Abkürzung für meine Rechnung gibt würde ich es wie oben beschrieben versuchen und mit einer Simulation überprüfen, ob meine Rechnung richtig ist.

Ist es so einfach, wie ich es mir vorstelle? Also einfach in genügend großer Zahl jeweils die linke und rechte Seite der Gleichung simulieren und auszählen, wie groß der Anteil ist, für den die Ungleichung zutrifft. Das müsste dann die gesuchte Wahrscheinlichkeit sein, oder?
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Re: Rechnen mit transformierten ZV

Beitragvon bele » Mi 22. Okt 2014, 21:28

Das könnte ungefähr so aussehen:
Code: Alles auswählen
einVersuch <- function(i, j){
    R1 <- rexp(1)
    R2 <- rexp(1)
    return(exp(-1*i/10)*R1 < exp(-1*j/10)*R2)
}

vieleVersuche <- function(n,i,j){
    return(sum(replicate(n , einVersuch(i, j)))/n)
}

print(vieleVersuche(n=50000, i=2, j=4))
print(vieleVersuche(n=50000, i=2, j=4))
print(vieleVersuche(n=50000, i=2, j=4))
print(vieleVersuche(n=50000, i=2, j=4))
print(vieleVersuche(n=50000, i=2, j=4))


Das ist in R geschrieben ( http://www.r-project.org ). Zuerst definiere ich eine Funktion, die für einen Satz Zufallszahlen ein Wahr oder Falsch zurück gibt, ob der erste Term kleiner ist als der zweite. Die Funktion heißt einVersuch() und ist kurz gehalten, um sicher zu sein, dass sie möglichst wenig fehler enthält. Dann gibt es die Funktino vieleVersuche(), die einVersuch() ganz oft aufruft, zählt wie häufig die Antwort "Wahr" ist und den Anteil der wahren zurück gibt.

Die fünf mit print beginnenden Zeilen rufen vieleVersuche 5x auf mit i=2 und j=4, die Ausgabe lautet:
Code: Alles auswählen
[1] 0.453
[1] 0.4507
[1] 0.4526
[1] 0.4522
[1] 0.45216


Dadurch hast Du eine ungefähre Einschätzung, wie gut die Schätzung bei n=50000 ist. Du musst halt das n so lange erhöhen, bis Dir die Genauigkeit reicht. Den Code habe ich für leichte Lesbarkeit, nicht für schnelles Rechnen, optimiert.

LG,
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Re: Rechnen mit transformierten ZV

Beitragvon balavu » Fr 24. Okt 2014, 12:38

Danke! Mit excel habe ich ganz ähnliche Zahlen rausbekommen. Musste dann auch gleich enttäuscht feststellen, dass meine analytische Lösung nicht stimmen kann. Muss ich wohl noch ein bischen rumrechnen bis es stimmt. Ich werde dann in ein paar Tagen wieder hier posten (mit oder ohne richtige Lösung).
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Re: Rechnen mit transformierten ZV

Beitragvon balavu » Mo 27. Okt 2014, 11:06

Hallo nochmal :)

Der Vollständigkeit halber hier noch die rechnerische Lösung:

Mit

erhält man nach umformen die gesuchte Wahrscheinlichkeit als

Dann wird die gemeinsame Dichte der ZV errechnet und dabei als Obergrenze für das Integral von der R_1 Dichtefunktion benutzt:

Dann ausrechnen und a und b einsetzen ergibt
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Re: Rechnen mit transformierten ZV

Beitragvon bele » Mo 27. Okt 2014, 14:19

Und damit war mein Simulationscode falsch, weil ich genau die Gegenwahrscheinlichkeit ("kleiner als" anstelle von "größer als") simuliert hatte.
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