Vad är skevheten i en exponentiell distribution?

Vanliga parametrar för sannolikhetsfördelning inkluderar medelvärdet och standardavvikelsen. Medlet ger en mätning av mitten och standardavvikelsen berättar hur spridningen är fördelad. Förutom dessa välkända parametrar finns det andra som uppmärksammar andra funktioner än spridningen eller mitten. En sådan mätning är skevheten. Skewness ger ett sätt att fästa ett numeriskt värde till asymmetrin i en distribution.

En viktig distribution som vi kommer att undersöka är den exponentiella fördelningen. Vi kommer att se hur man kan bevisa att skevheten i en exponentiell distribution är 2.

Exponentiell sannolikhetsdensitetsfunktion

Vi börjar med att ange sannolikhetsdensitetsfunktionen för en exponentiell distribution. Dessa fördelningar har vardera en parameter som är relaterad till parametern från den relaterade Poisson-processen. Vi anger denna distribution som Exp (A), där A är parametern. Funktionen för sannolikhetsdensitet för denna distribution är:

f(x) = e^{-x/ A}/ A, där x är inte negativ.

Här e är den matematiska konstanten e det är ungefär 2.718281828. Medel- och standardavvikelsen för exponentiell fördelning Exp (A) är båda relaterade till parametern A. I själva verket är medel- och standardavvikelsen båda lika med A.

Definition av Skewness

Skewness definieras av ett uttryck relaterat till det tredje ögonblicket om medelvärdet. Detta uttryck är det förväntade värdet:

E [(X - μ)³/ σ³] = (E [X³] - 3μ E [X²] + 3μ²E [X] - μ³) / Σ³ = (E [X³] - 3μ (σ² - μ³) / Σ³.

Vi ersätter μ och σ mot A, och resultatet är att skevheten är E [X³] / A³ - 4.

Det enda som återstår är att beräkna det tredje ögonblicket om ursprunget. För detta måste vi integrera följande:

∫^∞₀ x ³ f(x) dx.

Denna integral har en oändlighet för en av dess gränser. Således kan det utvärderas som en felaktig integral av typ I. Vi måste också bestämma vilken integrationsteknik som ska användas. Eftersom funktionen att integrera är produkten av en polynom- och exponentiell funktion, skulle vi behöva använda integration av delar. Denna integrationsteknik används flera gånger. Slutresultatet är att:

EX³] = 6A³

Vi kombinerar sedan detta med vår tidigare ekvation för skevheten. Vi ser att skevheten är 6 - 4 = 2.

Implikationer

Det är viktigt att notera att resultatet är oberoende av den specifika exponentiella distribution som vi börjar med. Skedan i den exponentiella fördelningen förlitar sig inte på värdet på parametern A.

Dessutom ser vi att resultatet är en positiv skevhet. Detta innebär att fördelningen är sned åt höger. Detta borde inte bli någon överraskning när vi tänker på formen på grafen för sannolikhetsdensitetsfunktionen. Alla sådana fördelningar har y-skärning som 1 // teta och en svans som går längst till höger i diagrammet, motsvarande höga värden på variabeln x.