意味 非退化分布は 、以下の性質を満たす場合、安定分布である。
X 1 と
X 2 を確率変数 X の独立なコピーとする。このとき
、 任意 の定数
a > 0および
b > 0に対して、確率変数
aX 1 + bX 2 が定数
c > 0 および
dに対して cX + d と同じ分布を持つ場合、X は安定であると言われる。d
= 0の場合に これ が成り立つ場合、分布は
厳密に安定で あると言われる。
[ 7 ] 正規分布 、コーシー分布 、レヴィ分布は すべて上記の性質を持つため、これらは安定分布の特殊なケースであることがわかる。
このような分布は、位置パラメータμ と尺度パラメータc 、および2つの形状パラメータによってそれぞれパラメータ化された、4パラメータの連続確率分布族を形成する。 β {\displaystyle \beta } そしてα {\displaystyle \alpha } これらはそれぞれ、非対称性と集中度の尺度にほぼ相当する(図を参照)。
特性関数 φ {\displaystyle \varphi } 密度関数を持つ確率分布f {\displaystyle f} はフーリエ変換 であるf 。 {\displaystyle f.} 密度関数は、特性関数の逆フーリエ変換である。[ 8 ] φ ( t ) = ∫ − ∞ ∞ f ( x ) e 私 x t d x 。 {\displaystyle \varphi (t)=\int _{-\infty }^{\infty }f(x)e^{ixt}\,dx.}
一般的な安定分布の確率密度関数は解析的に記述することはできませんが、一般的な特性関数は解析的に表現できます。確率変数X は 、その特性関数が次のように記述できる場合に安定であると呼ばれます[ 7 ] [ 9 ] φ ( t ; α 、 β 、 c 、 μ ) = exp ( 私 t μ − | c t | α ( 1 − 私 β サイン ( t ) Φ ) ) {\displaystyle \varphi (t;\alpha ,\beta ,c,\mu )=\exp \left(it\mu -|ct|^{\alpha }\left(1-i\beta \operatorname {sgn}(t)\Phi \right)\right)} ここで、sgn( t )は t の符号 であり、 Φ = { タン ( π α 2 ) α ≠ 1 − 2 π ログ | t | α = 1 {\displaystyle \Phi ={\begin{cases}\tan \left({\frac {\pi \alpha }{2}}\right)&\alpha \neq 1\\-{\frac {2}{\pi }}\log |t|&\alpha =1\end{cases}}} μ ∈ R はシフトパラメータであり、β ∈ [ − 1 、 1 ] {\displaystyle \beta \in [-1,1]} は、歪度パラメータ と呼ばれ、非対称性の尺度です。この文脈では、通常の歪度は 明確に定義されていないことに注意してください。α < 2 {\displaystyle \alpha <2} この分布は2次以上のモーメント を許容せず、通常の歪度の定義は3次中心モーメント です。
これが安定分布となる理由は、2 つの独立な確率変数の和の特性関数が、対応する 2 つの特性関数の積に等しいからです。安定分布から 2 つの確率変数を加えると、同じ値を持つものが得られます。α {\displaystyle \alpha } そしてβ {\displaystyle \beta } ただし、μ とc の値は異なる可能性がある。
すべての関数が正当な確率分布(つまり、累積分布関数が 実数で、減少することなく0から1まで変化する分布)の特性関数であるとは限りませんが、上記の特性関数は、パラメータがそれぞれの範囲内にある限り正当なものとなります。ある値tにおける特性関数の値は、 −t における値の複素共役であり、確率分布関数が実数となるためには、この複素共役が成り立つ必要があります。
最も単純なケースではβ = 0 {\displaystyle \beta =0} 特性関数は単に引き伸ばされた指数関数 であり、分布はμに関して対称であり、(レヴィ) 対称アルファ安定分布 と呼ばれ、しばしばSαS と略される。
いつα < 1 {\displaystyle \alpha <1} そしてβ = 1 {\displaystyle \beta =1} 、分布は [ μ , ∞) 上でサポートされます。
パラメータc > 0 は、分布の幅の尺度となるスケールファクターです。α {\displaystyle \alpha } は分布の指数またはインデックスであり、分布の漸近的な挙動を指定します。
物件 安定分布は、固定値に対して畳み込みに関して閉じている。α {\displaystyle \alpha } 畳み込みはフーリエ変換された関数の乗算と等価であるため、同じ特性を持つ 2 つの安定な特性関数の積はα {\displaystyle \alpha } これにより、別の同様の特性関数が得られます。2つの安定な特性関数の積は次のように表されます。 exp [ 私 t ( μ 1 + μ 2 ) − | c 1 t | α − | c 2 t | α + 私 ( β 1 | c 1 t | α + β 2 | c 2 t | α ) サイン ( t ) Φ ] {\displaystyle \exp \left[it\left(\mu _{1}+\mu _{2}\right)-|c_{1}t|^{\alpha }-|c_{2}t|^{\alpha }+i\left(\beta _{1}|c_{1}t|^{\alpha }+\beta _{2}|c_{2}t|^{\alpha }\right)\operatorname {sgn}(t)\Phi \right]}
Φ はμ 、c 、 またはβ {\displaystyle \beta } 変数から、畳み込み関数のこれらのパラメータは次のように与えられることがわかります。 μ = μ 1 + μ 2 c = ( c 1 α + c 2 α ) 1 α β = β 1 c 1 α + β 2 c 2 α c 1 α + c 2 α {\displaystyle {\begin{aligned}\mu &=\mu _{1}+\mu _{2}\\c&=\left(c_{1}^{\alpha }+c_{2}^{\alpha }\right)^{\frac {1}{\alpha }}\\[6pt]\beta &={\frac {\beta _{1}c_{1}^{\alpha }+\beta _{2}c_{2}^{\alpha }}{c_{1}^{\alpha }+c_{2}^{\alpha }}}\end{aligned}}}
いずれの場合も、得られたパラメータは安定した分布に必要な区間内に収まることが示される。
一般化中心極限定理 一般化中心極限定理(GCLT)は、1920年から1937年にかけて、 複数の数学者(ベルンシュタイン 、リンデベルク 、レヴィ 、フェラー 、コルモゴロフなど)の努力によって達成されました。 [ 12 ] GCLTの最初の完全な証明(フランス語)は、1937年にポール・レヴィ によって発表されました。[ 13 ] GCLTの完全な証明の英語版は、グネデンコ とコルモゴロフ の1954年の著書 の翻訳で入手できます。 [ 14 ]
GCLTの声明は以下のとおりです。[ 10 ]
一般化中心極限定理 — 非退化確率変数 Z は、ある 0 < α ≤ 2 に対して α-安定であるのは、独立同分布の確率変数列 X 1 , X 2 , X 3 , ...と定数 a n > 0, b n ∈ ℝが存在し、
a n ( X 1 + ... + X n ) − b n → Z。
ここで → は、確率変数の和の列が分布に収束することを意味します。つまり、対応する分布は、 F のすべての連続点で F n ( y ) → F ( y )を満たします。
言い換えれば、独立で同一の分布に従う確率変数の和が、ある分布Z に収束する場合、Zは 安定分布でなければならない。
シリーズ表現 安定分布は、より単純な積分の実部として言い換えることができる。[ 18 ] f ( x ; α 、 β 、 c 、 μ ) = 1 π ℜ [ ∫ 0 ∞ e 私 t ( x − μ ) e − ( c t ) α ( 1 − 私 β Φ ) d t ] 。 {\displaystyle f(x;\alpha ,\beta ,c,\mu )={\frac {1}{\pi }}\Re \left[\int _{0}^{\infty }e^{it(x-\mu )}e^{-(ct)^{\alpha }(1-i\beta \Phi )}\,dt\right].}
2番目の指数関数をテイラー級数 で表すと、次のようになります。 f ( x ; α 、 β 、 c 、 μ ) = 1 π ℜ [ ∫ 0 ∞ e 私 t ( x − μ ) ∑ n = 0 ∞ ( − q t α ) n n ! d t ] {\displaystyle f(x;\alpha ,\beta ,c,\mu )={\frac {1}{\pi }}\Re \left[\int _{0}^{\infty }e^{it(x-\mu )}\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {(-qt^{\alpha })^{n}}{n!}}\,dt\right]} どこq = c α ( 1 − 私 β Φ ) {\displaystyle q=c^{\alpha }(1-i\beta \Phi )} 積分と総和の順序を逆にして積分を実行すると、次の式が得られます。 f ( x ; α 、 β 、 c 、 μ ) = 1 π ℜ [ ∑ n = 1 ∞ ( − q ) n n ! ( 私 x − μ ) α n + 1 Γ ( α n + 1 ) ] {\displaystyle f(x;\alpha ,\beta ,c,\mu )={\frac {1}{\pi }}\Re \left[\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {(-q)^{n}}{n!}}\left({\frac {i}{x-\mu }}\right)^{\alpha n+1}\Gamma (\alpha n+1)\right]} これはx ≠ μ の場合に有効であり、適切なパラメータ値に対して収束します。(したがって、x − μ のデルタ関数となる n = 0 の項は省略されています。)最初の指数関数を級数として表現すると、x − μ の正のべき乗の別の級数が得られますが、これは一般的にあまり有用ではありません。
片側安定分布の場合、上記の級数展開は修正する必要がある。q = exp ( − 私 α π / 2 ) {\displaystyle q=\exp(-i\alpha \pi /2)} そしてq 私 α = 1 {\displaystyle qi^{\alpha }=1} 実数部を合計する必要はありません。代わりに、特性関数の積分を負の軸上で実行する必要があります。これにより、次の式が得られます。[ 19 ] [ 20 ] L α ( x ) = 1 π ℜ [ ∑ n = 1 ∞ ( − q ) n n ! ( − 私 x ) α n + 1 Γ ( α n + 1 ) ] = 1 π ∑ n = 1 ∞ − 罪 ( n ( α + 1 ) π ) n ! ( 1 x ) α n + 1 Γ ( α n + 1 ) {\displaystyle {\begin{aligned}L_{\alpha }(x)&={\frac {1}{\pi }}\Re \left[\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {(-q)^{n}}{n!}}\left({\frac {-i}{x}}\right)^{\alpha n+1}\Gamma (\alpha n+1)\right]\\[1ex]&={\frac {1}{\pi }}\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {-\sin(n(\alpha +1)\pi )}{n!}}\left({\frac {1}{x}}\right)^{\alpha n+1}\Gamma (\alpha n+1)\end{aligned}}}
パラメータ推定 正規性検定 とそれに続くパラメータ推定 に加えて、分位数に基づく一般的な方法がマカロックによって開発され、対称安定分布と歪安定分布の両方に適用でき、安定性パラメータも適用できる。0.5 < α ≤ 2 {\displaystyle 0.5<\alpha \leq 2} [ 21 ]
安定変数のシミュレーション 逆関数には解析的な表現はありませんF − 1 ( x ) {\displaystyle F^{-1}(x)} CDFもF ( x ) {\displaystyle F(x)} それ自体が安定分布変数を生成するために反転法を使用することはできません。[ 11 ] 棄却法などの他の標準的なアプローチでは面倒な計算が必要になります。Chambers、Mallows、およびStuck(CMS)[ 22 ]は、ある積分公式 [ 23 ] が次のアルゴリズムをもたらすことに気付き、エレガントで効率的な解決策を提案しました。 [ 24 ]
乱数を生成するU {\displaystyle U} 均一に分布( − π 2 、 π 2 ) {\displaystyle \left(-{\tfrac {\pi }{2}},{\tfrac {\pi }{2}}\right)} そして独立した指数分布に従う確率変数 W {\displaystyle W} 平均値1。 のためにα ≠ 1 {\displaystyle \alpha \neq 1} 計算する:X = ( 1 + ζ 2 ) 1 2 α 罪 ( α ( U + ξ ) ) ( コス ( U ) ) 1 α ( コス ( U − α ( U + ξ ) ) W ) 1 − α α 、 {\displaystyle X=\left(1+\zeta ^{2}\right)^{\frac {1}{2\alpha }}{\frac {\sin(\alpha (U+\xi ))}{(\cos(U))^{\frac {1}{\alpha }}}}\left({\frac {\cos(U-\alpha (U+\xi ))}{W}}\right)^{\frac {1-\alpha }{\alpha }},} のためにα = 1 {\displaystyle \alpha =1} 計算する:X = 1 ξ { ( π 2 + β U ) タン U − β ログ ( π 2 W コス U π 2 + β U ) } 、 {\displaystyle X={\frac {1}{\xi }}\left\{\left({\frac {\pi }{2}}+\beta U\right)\tan U-\beta \log \left({\frac {{\frac {\pi }{2}}W\cos U}{{\frac {\pi }{2}}+\beta U}}\right)\right\},} どこζ = − β タン π α 2 、 ξ = { 1 α アークタン ( − ζ ) α ≠ 1 π 2 α = 1 {\displaystyle \zeta =-\beta \tan {\frac {\pi \alpha }{2}},\qquad \xi ={\begin{cases}{\frac {1}{\alpha }}\arctan(-\zeta )&\alpha \neq 1\\{\frac {\pi }{2}}&\alpha =1\end{cases}}} このアルゴリズムは乱数を生成するX ~ S α ( β 、 1 、 0 ) {\displaystyle X\sim S_{\alpha }(\beta ,1,0)} 詳細な証明については、 [ 25 ] を参照のこと。
パラメータの許容値すべてに対して安定したランダム変数をシミュレートするα {\displaystyle \alpha } 、c {\displaystyle c} 、β {\displaystyle \beta } そしてμ {\displaystyle \mu } 次のプロパティを使用します:X ~ S α ( β 、 1 、 0 ) {\displaystyle X\sim S_{\alpha }(\beta ,1,0)} それから Y = { c X + μ α ≠ 1 c X + μ + 2 π β c ログ c α = 1 {\displaystyle Y={\begin{cases}cX+\mu &\alpha \neq 1\\cX+\mu +{\frac {2}{\pi }}\beta c\log c&\alpha =1\end{cases}}} はS α ( β 、 c 、 μ ) {\displaystyle S_{\alpha }(\beta ,c,\mu )} 。 のためにα = 2 {\displaystyle \alpha =2} (そしてβ = 0 {\displaystyle \beta =0} CMS法は、ガウス 乱数を生成するためのよく知られたボックス・ミュラー変換に帰着します。 [ 26 ] 文献では、ベルグストローム[ 27 ] やルページ[ 28 ] 級数展開の適用など、他のアプローチが提案されていますが、CMS法は最も高速かつ最も正確であると考えられています。
アプリケーション 安定分布が理論的にも実践的にも重要視されるようになったのは、中心極限定理を2次(場合によっては1次) モーメント を持たない確率変数に一般化したことと、安定分布族の自己相似性 によるものです。金融データに対する自己相似モデル(つまり、年間資産価格変動の分布の形状は、構成要素である日々または月間の価格変動の形状に似ているべきである)への要求とともに、正規分布からの明らかな逸脱が、ブノワ・マンデルブロに 綿花価格がα安定分布に従うという提案をさせるに至りました。α {\displaystyle \alpha } 1.7に等しい。[ 6 ] レヴィ分布は、 重要な行動 や財務データの分析でよく見られる。[ 9 ] [ 29 ]
これらは分光法においても準静的 圧力広がりスペクトル線 の一般的な表現として見られる。[ 18 ]
2001 年 12 月にCGRO BATSE の硬 X 線太陽フレアについて、太陽フレア待機時間イベント (フレアイベント間の時間) のレヴィ分布が実証されました。レヴィ統計シグネチャの分析により、2 つの異なるメモリシグネチャが明らかになりました。1 つは太陽活動周期に関連しており、もう 1 つは局所的または局所的な太陽活動領域効果の組み合わせに関連しているようです。[ 30 ]
その他の分析事例 解析的に表現可能な安定分布の事例は数多く知られている。安定分布を次のように表す。f ( x ; α 、 β 、 c 、 μ ) {\displaystyle f(x;\alpha ,\beta ,c,\mu )} 、 それから:
コーシー分布は 次のように表される。f ( x ; 1 、 0 、 1 、 0 ) 。 {\displaystyle f(x;1,0,1,0).} レヴィ分布 は次のように表される。f ( x ; 1 2 、 1 、 1 、 0 ) 。 {\displaystyle f(x;{\tfrac {1}{2}},1,1,0).} 正規分布 は次のように表される。f ( x ; 2 、 0 、 1 、 0 ) 。 {\displaystyle f(x;2,0,1,0).} させてS μ 、 ν ( z ) {\displaystyle S_{\mu ,\nu }(z)} がロンメル関数 である場合、次のようになります。[ 31 ] f ( x ; 1 3 、 0 、 1 、 0 ) = ℜ ( 2 e − 私 π 4 3 3 π 1 x 3 S 0 、 1 3 ( 2 e 私 π 4 3 3 1 x ) ) {\displaystyle f{\left(x;{\tfrac {1}{3}},0,1,0\right)}=\Re \left({\frac {2e^{-{\frac {i\pi }{4}}}}{3{\sqrt {3}}\pi }}{\frac {1}{\sqrt {x^{3}}}}S_{0,{\frac {1}{3}}}{\left({\frac {2e^{\frac {i\pi }{4}}}{3{\sqrt {3}}}}{\frac {1}{\sqrt {x}}}\right)}\right)} させてS ( x ) {\displaystyle S(x)} そしてC ( x ) {\displaystyle C(x)} フレネル積分 を とすると、次のようになる。[ 32 ] f ( x ; 1 2 、 0 、 1 、 0 ) = ( 1 2 π | x | 3 ) 1 / 2 ( 罪 ( 1 4 | x | ) [ 1 2 − S ( 1 2 π | x | ) ] + コス ( 1 4 | x | ) [ 1 2 − C ( 1 2 π | x | ) ] ) {\displaystyle f{\left(x;{\tfrac {1}{2}},0,1,0\right)}=\left({\tfrac {1}{2\pi \left|x\right|^{3}}}\right)^{1/2}\left(\sin \left({\tfrac {1}{4|x|}}\right)\left[{\tfrac {1}{2}}-S{\left({\tfrac {1}{\sqrt {2\pi |x|}}}\right)}\right]+\cos \left({\tfrac {1}{4|x|}}\right)\left[{\tfrac {1}{2}}-C{\left({\tfrac {1}{\sqrt {2\pi |x|}}}\right)}\right]\right)} させてK v ( x ) {\displaystyle K_{v}(x)} を第2種変形ベッセル関数 とすると、次のようになる。 [ 32 ] f ( x ; 1 3 、 1 、 1 、 0 ) = 2 5 2 3 7 4 π 1 x 3 K 1 3 ( 2 5 2 3 9 4 1 x ) {\displaystyle f{\left(x;{\tfrac {1}{3}},1,1,0\right)}={\frac {2^{\frac {5}{2}}}{3^{\frac {7}{4}}\pi }}{\frac {1}{\sqrt {x^{3}}}}K_{\frac {1}{3}}{\left({\frac {2^{\frac {5}{2}}}{3^{\frac {9}{4}}}}{\frac {1}{\sqrt {x}}}\right)}} させてm F n {\displaystyle {}_{m}F_{n}} 超幾何関数 を とすると、次のようになる。[ 31 ] f ( x ; 4 3 、 0 、 1 、 0 ) = 3 5 4 2 5 2 π 1 2 Γ ( 7 12 ) Γ ( 11 12 ) Γ ( 6 12 ) Γ ( 8 12 ) 2 F 2 ( 7 12 、 11 12 ; 6 12 、 8 12 ; 3 3 x 4 4 4 ) − 3 11 4 x 3 2 13 2 π 1 2 Γ ( 13 12 ) Γ ( 17 12 ) Γ ( 18 12 ) Γ ( 15 12 ) 2 F 2 ( 13 12 、 17 12 ; 18 12 、 15 12 ; 3 3 x 4 4 4 ) {\displaystyle {\begin{aligned}f{\left(x;{\tfrac {4}{3}},0,1,0\right)}&={\frac {3^{\frac {5}{4}}}{2^{\frac {5}{2}}\pi ^{\frac {1}{2}}}}{\frac {\Gamma {\left({\tfrac {7}{12}}\right)}\,\Gamma {\left({\tfrac {11}{12}}\right)}}{\Gamma {\left({\tfrac {6}{12}}\right)}\,\Gamma {\left({\tfrac {8}{12}}\right)}}}\;{}_{2}F_{2}{\left({\tfrac {7}{12}},{\tfrac {11}{12}};{\tfrac {6}{12}},{\tfrac {8}{12}};{\tfrac {3^{3}x^{4}}{4^{4}}}\right)}\\[2pt]&\quad -{\frac {3^{\frac {11}{4}}x^{3}}{2^{\frac {13}{2}}\pi ^{\frac {1}{2}}}}{\frac {\Gamma {\left({\tfrac {13}{12}}\right)}\,\Gamma {\left({\tfrac {17}{12}}\right)}}{\Gamma {\left({\tfrac {18}{12}}\right)}\,\Gamma {\left({\tfrac {15}{12}}\right)}}}\;{}_{2}F_{2}{\left({\tfrac {13}{12}},{\tfrac {17}{12}};{\tfrac {18}{12}},{\tfrac {15}{12}};{\tfrac {3^{3}x^{4}}{4^{4}}}\right)}\end{aligned}}} f ( x ; 3 2 、 0 、 1 、 0 ) = Γ ( 5 3 ) π 2 F 3 ( 5 12 、 11 12 ; 1 3 、 1 2 、 5 6 ; − 2 2 x 6 3 6 ) − x 2 3 π 3 F 4 ( 3 4 、 1 、 5 4 ; 2 3 、 5 6 、 7 6 、 4 3 ; − 2 2 x 6 3 6 ) + 7 x 4 Γ ( 4 3 ) 3 4 π 2 2 F 3 ( 13 12 、 19 12 ; 7 6 、 3 2 、 5 3 ; − 2 2 x 6 3 6 ) {\displaystyle {\begin{aligned}f{\left(x;{\tfrac {3}{2}},0,1,0\right)}&={\frac {\Gamma {\left({\tfrac {5}{3}}\right)}}{\pi }}{}_{2}F_{3}{\left({\tfrac {5}{12}},{\tfrac {11}{12}};{\tfrac {1}{3}},{\tfrac {1}{2}},{\tfrac {5}{6}};-{\tfrac {2^{2}x^{6}}{3^{6}}}\right)}\\[2pt]&\quad -{\frac {x^{2}}{3\pi }}\,{}_{3}F_{4}{\left({\tfrac {3}{4}},1,{\tfrac {5}{4}};{\tfrac {2}{3}},{\tfrac {5}{6}},{\tfrac {7}{6}},{\tfrac {4}{3}};-{\tfrac {2^{2}x^{6}}{3^{6}}}\right)}\\[2pt]&\quad +{\frac {7x^{4}\Gamma {\left({\tfrac {4}{3}}\right)}}{3^{4}\pi ^{2}}}{}_{2}F_{3}{\left({\tfrac {13}{12}},{\tfrac {19}{12}};{\tfrac {7}{6}},{\tfrac {3}{2}},{\tfrac {5}{3}};-{\tfrac {2^{2}x^{6}}{3^{6}}}\right)}\end{aligned}}} 後者はホルツマーク分布 である。 させてW k 、 μ ( z ) {\displaystyle W_{k,\mu }(z)} がウィテカー関数 である場合、次のようになります。[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] f ( x ; 2 3 、 0 、 1 、 0 ) = 3 6 π | x | exp ( 2 27 x − 2 ) W − 1 2 、 1 6 ( 4 27 x − 2 ) f ( x ; 2 3 、 1 、 1 、 0 ) = 3 π | x | exp ( − 16 27 x − 2 ) W 1 2 、 1 6 ( 32 27 x − 2 ) f ( x ; 3 2 、 1 、 1 、 0 ) = { 3 π | x | exp ( 1 27 x 3 ) W 1 2 、 1 6 ( − 2 27 x 3 ) x < 0 3 6 π | x | exp ( 1 27 x 3 ) W − 1 2 、 1 6 ( 2 27 x 3 ) x ≥ 0 {\displaystyle {\begin{aligned}f\left(x;{\tfrac {2}{3}},0,1,0\right)&={\frac {\sqrt {3}}{6{\sqrt {\pi }}|x|}}\exp \left({\tfrac {2}{27}}x^{-2}\right)W_{-{\frac {1}{2}},{\frac {1}{6}}}\left({\tfrac {4}{27}}x^{-2}\right)\\[8pt]f\left(x;{\tfrac {2}{3}},1,1,0\right)&={\frac {\sqrt {3}}{{\sqrt {\pi }}|x|}}\exp \left(-{\tfrac {16}{27}}x^{-2}\right)W_{{\frac {1}{2}},{\frac {1}{6}}}\left({\tfrac {32}{27}}x^{-2}\right)\\[8pt]f\left(x;{\tfrac {3}{2}},1,1,0\right)&={\begin{cases}{\frac {\sqrt {3}}{{\sqrt {\pi }}|x|}}\exp \left({\frac {1}{27}}x^{3}\right)W_{{\frac {1}{2}},{\frac {1}{6}}}\left(-{\frac {2}{27}}x^{3}\right)&x<0\\{}\\{\frac {\sqrt {3}}{6{\sqrt {\pi }}|x|}}\exp \left({\frac {1}{27}}x^{3}\right)W_{-{\frac {1}{2}},{\frac {1}{6}}}\left({\frac {2}{27}}x^{3}\right)&x\geq 0\end{cases}}\end{aligned}}}
ソフトウェア実装 Windows 用の STABLE プログラムは、John Nolan 氏の安定版ウェブページ ( http://www.robustanalysis.com/public/stable.html ) から入手できます。このプログラムは、一般的な安定分布の確率密度関数 (pdf)、累積分布関数 (cdf)、および分位数を計算し、安定分布のパラメータの最尤推定と、データセットの適合性を評価するためのいくつかの探索的データ分析手法を実行します。 C 言語で書かれたGNU科学ライブラリにはrandistという パッケージ があり、ガウス分布やコーシー分布に加えて、歪度パラメータの有無両方のレヴィα安定分布の実装も含まれています。libstableは、安定分布のpdf、cdf、乱数、分位数、およびフィッティング関数をC言語で 実装したものです(ベンチマーク複製パッケージとRパッケージも含まれています)。 Diethelm Wuertz、Martin Maechler、およびRmetricsコアチームメンバーによる R パッケージ「stabledist」。安定密度、確率、分位数、および乱数を計算します。Pythonによる実装は、 SciPy パッケージ内のscipy.stats.levy_stableにあります。Julia には 、安定分布の生成、適合、確率密度、累積分布関数、特性およびモーメント生成関数、分位関数および関連関数、畳み込みおよびアフィン変換のメソッドを備えたパッケージStableDistributions.jlが用意されています。これは、John P. Nolan によって改良された最新のアルゴリズムを使用しています。[ 10 ]
参考文献 1 2 マンデルブロ、B. (1960). 「パレート・レヴィの法則と所得の分配」。International Economic Review . 1 (2): 79– 106. doi : 10.2307/2525289 . JSTOR 2525289 . ↑ ポール・レヴィ (1925)。 確率の計算 。パリ:ゴーティエ・ヴィラール。 OCLC 1417531 。 ↑ Mandelbrot, B. (1961). "安定パレートランダム関数と所得の乗法的変動". Econometrica . 29 (4): 517– 543. doi : 10.2307/1911802 . JSTOR 1911802 . ↑ マンデルブロ、B. (1963). 「特定の投機価格の変動」. The Journal of Business . 36 (4): 394–419 . doi : 10.1086/294632 . JSTOR 2350970 . ↑ Fama, Eugene F. (1963). "Mandelbrot and the Stable Paretian Hypothesis". The Journal of Business . 36 (4): 420–429 . doi : 10.1086/294633 . JSTOR 2350971 . 1 2 マンデルブロ、B . ( 1963). 「統計経済学における新しい方法」。 政治 経済 学ジャーナル 。71 (5): 421–440。doi : 10.1086/258792。S2CID 53004476 。 1 2 3 4 5 6 Nolan, John P. 「安定分布 - 裾の重いデータのモデル」 (PDF) 。 2011年7月17日に オリジナル (PDF)からアーカイブ済み 。 2009年2月21日 に取得。 ↑ Siegrist, Kyle. "Stable Distributions" . www.randomservices.org . 2018年10月18日 取得 . 1 2 3 Voit, Johannes (2005). Balian, R; Beiglböck, W; Grosse, H; Thirring, W (編). 金融市場の統計力学 – Springer . Texts and Monographs in Physics. Springer. doi : 10.1007/b137351 . ISBN 978-3-540-26285-5 。1 2 3 Nolan, John P. (2020). 単変量安定分布、ヘビーテールデータのためのモデル 。Springer Series in Operations Research and Financial Engineering。 スイス :Springer。doi : 10.1007/978-3-030-52915-4。ISBN 978-3-030-52914-7 . S2CID 226648987 . 1 2 Nolan, John P. (1997). "安定密度と分布関数の数値計算". Communications in Statistics. Stochastic Models . 13 (4): 759–774 . doi : 10.1080/15326349708807450 . ISSN 0882-0287 . ↑ Le Cam, L. (1986年2月). 「1935年頃の中心極限定理」. Statistical Science . 1 (1): 78–91 . JSTOR 2245503 . ↑ ポール・レヴィ (1937)。 Theorie de l'addition des variables aleatoires [予測不可能な変数の組み合わせ理論] 。パリ:ゴーティエ・ヴィラール。 ↑ Gnedenko, Boris Vladimirovich; Kologorov, Andreĭ Nikolaevich; Doob, Joseph L.; Hsu, Pao-Lu (1968). Limit distributions for sums of independent random variables . Reading, MA: Addison-wesley. ↑ Samorodnitsky, G.; Taqqu, MS (1994). Stable Non-Gaussian Random Processes: Stochastic Models with Infinite Variance . CRC Press. ISBN 978-0-412-05171-5 。1 2 Lee, Wai Ha (2010). 確率過程の連続性と離散性 。ノッティンガム大学博士論文。 ↑ Zolotarev, V. (1995). 「特殊関数による安定法則の密度の表現について」. 確率論とその応用 . 39 (2): 354– 362. doi : 10.1137/1139025 . ISSN 0040-585X . 1 2 Peach, G. (1981). "スペクトル線の圧力広がりとシフトの理論". Advances in Physics . 30 (3): 367–474 . Bibcode : 1981AdPhy..30..367P . doi : 10.1080/00018738100101467 . ISSN 0001-8732 . ↑ Pollard, Howard (1946). "Representation of e^{-x^\lambda} As a Laplace Integral" . Bull. Amer. Math. Soc . 52 : 908. doi : 10.1090/S0002-9904-1946-08672-3 . ↑ Penson, KA; Górska, K. (2010-11-17). "片側レヴィ安定分布の厳密かつ明示的な確率密度". Physical Review Letters . 105 (21) 210604. arXiv : 1007.0193 . Bibcode : 2010PhRvL.105u0604P . doi : 10.1103/PhysRevLett.105.210604 . PMID 21231282. S2CID 27497684 . ↑ McCulloch, J Huston (1986). "安定分布パラメータの単純で一貫性のある推定値" (PDF) . Communications in Statistics. Simulation and Computation . 15 (4): 1109– 1136. doi : 10.1080/03610918608812563 . ↑ Chambers, JM; Mallows, CL; Stuck, BW (1976). "安定ランダム変数をシミュレートする方法". Journal of the American Statistical Association . 71 (354): 340– 344. doi : 10.1080/01621459.1976.10480344 . ISSN 0162-1459 . ↑ ゾロタレフ、VM(1986)。 一次元安定分布 。アメリカ数学会 。ISBN 978-0-8218-4519-6 。↑ Misiorek, Adam; Weron, Rafał (2012). Gentle, James E.; Härdle, Wolfgang Karl; Mori, Yuichi (編). Heavy-Tailed Distributions in VaR Calculations (PDF) . Springer Handbooks of Computational Statistics. Springer Berlin Heidelberg. pp. 1025–1059 . doi : 10.1007/978-3-642-21551-3_34 . ISBN 978-3-642-21550-6 。↑ Weron, Rafał (1996). "歪んだ安定確率変数のシミュレーションのためのChambers-Mallows-Stuck法について". Statistics & Probability Letters . 28 (2): 165– 171. CiteSeerX 10.1.1.46.3280 . doi : 10.1016/0167-7152(95)00113-1 . S2CID 9500064 . ↑ Janicki, Aleksander; Weron, Aleksander (1994). Simulation and Chaotic Behavior of Alpha-stable Stochastic Processes . CRC Press. ISBN 978-0-8247-8882-7 。↑ Mantegna, Rosario Nunzio (1994). "レヴィ安定確率過程の数値シミュレーションのための高速かつ高精度なアルゴリズム". Physical Review E . 49 (5): 4677– 4683. Bibcode : 1994PhRvE..49.4677M . doi : 10.1103/PhysRevE.49.4677 . PMID 9961762 . ↑ Janicki, Aleksander; Kokoszka, Piotr (1992). "Lepage型級数のα安定確率変数への収束率のコンピュータによる調査". Statistics . 23 (4): 365– 373. doi : 10.1080/02331889208802383 . ISSN 0233-1888 . ↑ ラチェフ、スヴェトロザール・T.、ミットニク、ステファン(2000)。 金融における安定パレートモデル 。ワイリー 。ISBN 978-0-471-95314-2 。↑ Leddon, D.、「硬X線太陽フレアの統計的研究」 1 2 Garoni, TM; Frankel, NE (2002). "Lévy flights: Exact results and asymptotics beyond all order". Journal of Mathematical Physics . 43 (5): 2670– 2689. Bibcode : 2002JMP....43.2670G . doi : 10.1063/1.1467095 . 1 2 Hopcraft, KI; Jakeman, E.; Tanner, RMJ (1999). "Lévy random walks with fluctuating step number and multiscale behavior". Physical Review E . 60 (5): 5327– 5343. Bibcode : 1999PhRvE..60.5327H . doi : 10.1103/physreve.60.5327 . PMID 11970402 . ↑ Uchaikin, VV; Zolotarev, VM (1999). "Chance And Stability – Stable Distributions And Their Applications". VSP . ↑ Zlotarev, VM (1961). 「指数 α が 1 より大きい安定分布の密度を、指数 1/α の頻度を用いて表現する」。 数理統計学および確率論の翻訳選集(ロシア語論文からの翻訳:Dokl. Akad. Nauk SSSR. 98, 735–738 (1954)) 。 1 : 163– 167。 ↑ Zaliapin, IV; Kagan, YY; Schoenberg, FP (2005). "パレート和の分布の近似" . Pure and Applied Geophysics . 162 (6): 1187– 1228. Bibcode : 2005PApGe.162.1187Z . doi : 10.1007/s00024-004-2666-3 . S2CID 18754585 .