卡方分布概率密度公式的簡(jiǎn)單方法推導(dǎo)
2022-03-30 20:20 作者:我愛(ài)計(jì)算機(jī)科學(xué) | 我要投稿
先看看球坐標(biāo):


擴(kuò)大到n維球體,因?yàn)榍蜃鴺?biāo)中只有一個(gè)r,其它都是角度,所以其體積元為:



這個(gè)多維球坐標(biāo)不必多想,就是圖1中這個(gè)意思就行了。
再考慮卡方分布:

其分布函數(shù)為:

注意,這里的x還是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布,因?yàn)椴](méi)有進(jìn)行什么變換。
再進(jìn)行n維球坐標(biāo)變換:

因?yàn)閞與其它參數(shù)無(wú)關(guān),所以可以把r的積分與其它參數(shù)的積分分離開(kāi)來(lái),其它參數(shù)積分的結(jié)果用大寫(xiě)的Ck表示,得到:

再假設(shè)h(r)與H(r)之間為原函數(shù)與求導(dǎo)的關(guān)系:

其中H(0)為0,得到

這里y的指數(shù)出現(xiàn)了k/2,這個(gè)k也就是卡方分布里面變量的個(gè)數(shù),它對(duì)應(yīng)著球坐標(biāo)中的維數(shù)

因?yàn)楦怕拭芏戎蜑?,所以

因此Ck可以倍求出來(lái)


最后將Ck代入圖1,就得到了卡方分布的概率密度。
這種方法和前面那些方法對(duì)比,似乎更簡(jiǎn)潔一些。
這種方法似乎也可以解釋一點(diǎn)卡方分布和伽馬函數(shù)(階乘)的關(guān)系,因?yàn)殡S著卡方函數(shù)中變量的增加,圖a的積分號(hào)中出現(xiàn)了r的k次方,而這是一種連乘的關(guān)系,和階乘有著某種相似之處。不知道這種解釋能不能說(shuō)得通?
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