Pendekatan sederhana dan cepat untuk fungsi statistik

Tugas. Ada kalkulator , tetapi tidak ada tabel statistik di tangan . Misalnya, Anda memerlukan tabel titik kritis distribusi Student untuk menghitung interval kepercayaan. Dapatkan komputer dengan Excel? Tidak atletis.



Akurasi yang bagus tidak diperlukan, Anda dapat menggunakan rumus perkiraan. Ide dari rumus di bawah ini adalah dengan mengubah argumen, semua distribusi dapat direduksi menjadi normal. Perkiraan harus memberikan kalkulasi fungsi distribusi kumulatif dan kalkulasi fungsi kebalikannya.



Mari kita mulai dengan distribusi normal.



Φ(z)=P.=12[1+erf(z2)]



z=Φ-1(P.)=2erf-1(2P.-1)



Ini membutuhkan penghitungan fungsi erf(x)dan kebalikannya. Saya menggunakan perkiraan [1]:



erf(x)=ssayagn(x)1-exp(-x24π+Sebuahx21+Sebuahx2)



erf-1(x)=ssayagn(x)-t2+t22-1Sebuahlnt1



Dimana t1 dan t2 - variabel pembantu:



t1=1-x2,t2=2πSebuah+lnt12



dan konstanta Sebuah=0.147... Di bawah ini adalah kode dalam bahasa Oktaf.



function y = erfa(x)
  a  = 0.147;
  x2 = x**2; t = x2*(4/pi + a*x2)/(1 + a*x2);
  y  = sign(x)*sqrt(1 - exp(-t));
endfunction

function y = erfinva(x)
  a  = 0.147; 
  t1 = 1 - x**2; t2 = 2/pi/a + log(t1)/2;
  y  = sign(x)*sqrt(-t2 + sqrt(t2**2 - log(t1)/a));
endfunction

function y = normcdfa(x)
  y = 1/2*(1 + erfa(x/sqrt(2)));
endfunction

function y = norminva(x)
  y = sqrt(2)*erfinva(2*x - 1);
endfunction


Sekarang, ketika ada fungsi distribusi normal, kami memberikan argumen dan menghitung distribusi-t Student [2]:



Ft(x,n)=Φ(1t1ln(1+x2n))



t=Ft-1(P.,n)=nexp(Φ-1(P.)2t1)-n



dimana variabel pembantu t1 ada



t1=n-1.5(n-1)2



function y = tcdfa(x,n)
  t1 = (n - 1.5)/(n - 1)**2;
 y = normcdfa(sqrt(1/t1*log(1 + x**2/n)));
endfunction

function y = tinva(x,n)
  t1 = (n - 1.5)/(n - 1)**2;
  y  = sqrt(n*exp(t1*norminva(x)**2) - n);
endfunction


Ide menghitung distribusi kira-kira χ2 diwakili dengan jelas oleh rumus [3]:



σ2=2sembilann,μ=1-σ2



Fχ2(x,n)=Φ((xn)1/3-μσ)



χ2=Fχ2-1(P.,n)=n(Φ-1(P.)σ+μ)3



function y = chi2cdfa(x,n)
  s2 = 2/9/n; mu = 1 - s2;
  y  = normcdfa(((x/n)**(1/3) - mu)/sqrt(s2));
endfunction

function y = chi2inva(x,n)
 s2 = 2/9/n; mu = 1 - s2;
  y = n*(norminva(x)*sqrt(s2) + mu)**3;
endfunction


Distribusi Fisher (untuk n/k3 dan n3) . χ2 [4], , .



σ2=2sembilann,μ=1-σ2



λ=2n+kx/3+(k-2)2n+4kx/3



Ff(x;k,n)=Φ((λx)1/3-μσ)



, .



q=(Φ-1(P.)σ+μ)3



b=2n+k-2-4/3kq



D=b2+8/3knq



x=Ff-1(P.;k,n)=-b+D2k/3



function y = fcdfa(x,k,n)
  mu = 1-2/9/k; s = sqrt(2/9/k);
  lambda = (2*n + k*x/3 + k-2)/(2*n + 4*k*x/3);
  normcdfa(((lambda*x)**(1/3)-mu)/s)
endfunction

function y = finva(x,k,n)
  mu = 1-2/9/k; s = sqrt(2/9/k);
  q = (norminva(x)*s + mu)**3;
  b = 2*n + k-2 -4/3*k*q;
  d = b**2 + 8/3*k*n*q;
  y = (sqrt(d) - b)/(2*k/3);
endfunction




  1. Sergei Winitzki. A handy approximation for the error function and its inverse. February 6, 2008.
  2. Gleason J.R. A note on a proposed Student t approximation // Computational statistics & data analysis. – 2000. – Vol. 34. – №. 1. – Pp. 63-66.
  3. Wilson E.B., Hilferty M.M. The distribution of chi-square // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 1931. – Vol. 17. – №. 12. – Pp. 684-688.
  4. Li B. and Martin E.B. An approximation to the F-distribution using the chi-square distribution. Computational statistics & data analysis. – 2002. Vol. 40. – №. 1. pp. 21-26.



All Articles