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Distribuciones de Pearson

La distribución de Pearson es una familia de distribuciones probabilísticas continuas. Fue publicada por primera vez por Karl Pearson en 1895 y subsecuentemente extendida por él en 1901 y 1916 en una serie de artículos de bioestadística.

Diagrama del Sistema de Pearson, mostrando distribuciones de los tipos I, III, VI, V, y IV en términos de β1 (asimetría cuadrada) y β2 (curtosis tradicional)

Historia

El sistema Pearson fue originalmente ideado en un esfuerzo para modelar observaciones visiblemente asimétricas. Era bien conocido en aquel tiempo cómo ajustar un modelo teórico para acomodar los primeros dos cumulantes o los momentos de observados datos: Cualquier distribución de probabilidad puede estar extendida directamente para formar una familia de escala de posición. Excepto en los casos patológicos, una familia de escala de posición puede estar hecha para acomodar la media (primer cumulante) y la varianza (segundo cumulante) arbitrariamente bien. Sin embargo, no era conocido cómo construir distribuciones de probabilidad en las cuales la asimetría (tercer cumulante estándar) y la curtosis (cuarto cumulante estándar) pudieron estar ajustados igualmente. Esta necesidad surgió al intentar acomodar modelos teóricos conocidos a datos observados que exhibieron asimetría. Los ejemplos de Pearson incluyen datos de supervivencia, cuáles son usualmente asimétricos. En su escrito original, Pearson (1895, p. 360) identificó cuatro tipos de distribuciones (numeradas del I al IV) además de la distribución normal (la cual era originalmente conocida como tipo V). La clasificación dependió en si las distribuciones estaban definidas en un intervalo definido, en una semirrecta, o en los reales y si estaban potencialmente asimétricas o necesariamente simétricas. Un segundo escrito (Pearson 1901) arregló dos omisiones: Redefinió la distribución de tipo V (originalmente incluía la distribución normal, ahora incorporaba la distribución gamma inversa) e introdujo la distribución de tipo VI. Conjuntamente los primeros dos documentos de identificación cubren los cinco tipos principales del sistema Pearson (I, III, VI, V y IV). En un tercer escrito, Pearson (1916) introdujo aún más casos especiales y subtipos (del VII al XII).

Rhind (1909, pp. 430–432) ideó una forma sencilla de visualizar el espacio de parámetros del sistema Pearson, el cual fue adoptado por Pearson (1916, plate 1 and pp. 430ff., 448ff.). Los tipos de Pearson son caracterizados por dos cantidades, comúnmente referidas como β1 y β2. El primero es el cuadrado de la asimetría:   donde γ1 es la asimetría o el tercer momento estandarizado. El segundo es el curtosis tradicional o cuarto momento estandarizado: β2 = γ2 + 3. Tratamientos modernos definen kurtosis γ2 en términos de cumunlant en vez de momentos, por lo tanto una distribución normal tenemos γ2 = 0 y β2 = 3. Aquí seguimos el precedente histórico y usamos β2. EL diagrama a la derecha muestra dada una distribución concreta a qué tipo de Pearson pertenece (identificado por el punto (β1, β2)). Muchas de las distribuciones asimétricas y no mesocúrtica que hoy nos son familiares, no eran conocidas a principios de 1890. Lo que hoy se conoce como distribución beta había sido usada por Thomas Bayes como la Probabilidad a posteriori del parámetro de la distribución de Bernoulli en su trabajo de 1763 sobre la probabilidad inversa. La distribución beta ganó prominencia debido a su pertenencia al sistema Pearson y era conocida hasta los años 1940 como la distribución Pearson tipo I. [1]​ (La distribución de Pearson tipo II es un caso especial derivada del tipo I, pero ya no es tratada por separado.) La distribución gamma originada como resultado del trabajo de Pearson (Pearson 1893, p. 331; Pearson 1895, pp. 357, 360, 373–376) y era conocida como la distribución de Pearson tipo III, antes de adquirir su nombre moderno en 1930s y 1940s. .[2]​ El artículo de Pearson escrito en 1895 introdujo la distribución de tipo IV, la cual contiene la distribución t-Student como caso especial, precediendo por varios años a William Sealy Gosset. En su artículo de 1901 introdujo la distribución gamma inversa (tipo V) y la distribución beta prima (tipo VI).

Definición

Una función de densidad de Pearson, p, está definida para ser una solución válida a una ecuación diferencial (cf. Pearson 1895, p. 381)

 

donde:

 
 
 

Según Ord,[3]​ Pearson ideó la forma subyacente de la ecuación (1), con base, primeramente, en la fórmula para la derivada del logaritmo de la función de densidad de la distribución normal (la cual da una función lineal) y, en segundo lugar , de una relación de recurrencia para los valores en la función de probabilidad de la masa de la distribución hipergeométrica (que produce la función lineal dividida por una estructura cuadrática).

En la ecuación (1), el parámetro a determina un punto estacionario, y por lo tanto bajo ciertas condiciones un moda de la distribución, ya que

 

sale directamente de la ecuación diferencial.

Dado que nos enfrentamos a una ecuación diferencial lineal de primer orden con coeficientes variables, su solución es directa:

 

La integral en esta solución simplifica considerablemente cuando ciertos casos especiales de integrando son considerados. Pearson (1895, p. 367) distingue dos casos principales, determinados por el signo del discriminante (y por tanto el número de raíces reales) de la función cuadrática.

 

Tipos particulares de distribución

Caso 1, discriminante negativo. La distribución de Pearson tipo IV

Si el discriminante de la función cuadrática (2) es negativo ( ) no tiene raíces reales. Luego se define

    y
 

Observe que α es un número real bien definido y α ≠ 0, porque por suposición   y por tanto b2 ≠ 0. Aplicando estas tres sustituciones, la función cuadrática (2) es transformada en

 

La ausencia de raíces reales es obvio en esta formulación ya que α2 es necesariamente positiva.

Ahora expresamos la solución de la ecuación diferencial (1) en función de y:

 

Pearson (1895, p. 362) lo llamó el "caso trigonométrico" , debido a la integral

 

Involucra la función trigonométrica inversa arcotangente. Entonces

 

Finalmente sea

    y
 

Aplicando estas sustituciones, obtenemos la función paramétrica :

 

Esta función de densidad sin normalizar tiene soporte en toda la línea real. Depende del parámetro de escala α > 0 y el parámetro de forma m>1/2 y v. Un parámetro se perdió cuando preferimos encontrar la solución a la ecuación diferencial(1) como una función de y o de x. Por lo tanto volvemos a introducir un cuarto parámetro, llamado parámetro de posición λ. Así hemos derivado la función densidad de la distribución de tipo Pearson IV:

 

La normalización de las constantes involucra función gamma compleja (Γ) y la función beta (B).

Distribución de Pearson tipo VII

 
Diagrama de densidades de distribuciones Pearson tipo VII con λ = 0, σ = 1, y: γ2 = ∞ (rojo); γ2 = 4 (azul); y γ2 = 0 (negro)

El parámetro de la forma ν de la distribución de Pearson tipo IV controla su asimetría. Si fijamos su valor a cero, obtenemos una familia simétrica de tres parámetros. Este caso especial es conocido como Distribución de Pearson tipo VII (cf. Pearson 1916, p. 450). Su función de densidad es

 

donde B denota la función Beta.

Una parametrización alternativa (y una ligera especialización) de la distribución tipo VII es obtenida permitiendo

 

Lo cual requiere m>3/2. Esto conlleva una pérdida menor de generalidad pero asegura que la varianza de la distribución existe y es igual a σ2. Ahora el parámetro m solo controla la curtosis de la distribución. Si m tiende a infinito como λ y σ se mantiene constante, la distribución normal emerge como un caso especial:

 
 
 

Esta es la función de densidad de la distribución normal con media λ y desviación estándar σ.

Es conveniente exigir que m > 5/2 y dejar que:

 

Esta es otra especialización, y garantiza que los primeros cuatro momentos de la distribución existan. Más aún, la distribución de Pearson tipo VII parametrizada en términos de (λ, σ, γ2) tiene como media λ, como desviación estándar σ, asimetría cero y curtosis exceso es γ2).

Distribución t-Student

La distribución de Pearson tipo VII es equivalente a la distribución t-Student no estandarizada con parámetros ν > 0, μ, σ2 aplicando las siguientes sustituciones a su parametrización original.

 
   y
 

Observe que la restricción m > ½ se satisface.

La función de densidad resultante es:

 

La cual es más conocida como la densidad de distribución t-student.

Note además que esto implica que la Distribución de Pearson tipo VII subsume la distribución t-Student estándar y también la distribución de Cauchy estándar. En particular, la distribución t-Student estándar emerge como un subcaso cuando μ = 0 y σ2 = 1, equivalente a las siguientes sustituciones.

 
    y
 

La densidad de está restringida familia de un solo parámetro es una t-student estándar:

 

Caso 2, discriminante no negativo

Si la función cuadrática (2) tiene discriminante no negativo (( ), tiene como raíces reales a1 y a2 (no necesariamente distintas):

 
 

En presencia de raíces reales, la función cuadrática (2) puede ser escrita como

 

y por lo tanto la solución de la ecuación diferencial es:

 

Pearson (1895, p. 362) la llamó el "caso logarítmico", debido a la integral

 

involucra solo la función logarítmica, y no la función arcotangente como en el caso anterior.

Usando la sustitución

 

obtenemos la siguiente solución a la ecuación diferencial (1):

 

Dado que esta densidad es solo sabida hasta una constante escondida de proporcionalidad, esa constante puede variarse y la densidad puede escrita como sigue:

 

Distribución de Pearson tipo I

La Distribución de Pearson tipo I (una generalización de la distribución beta surge cuando las raíces de la ecuación cuadrática (2) son de signos opuestos, eso es ,  . Luego la solución p es soportada en intervalo  . Aplicando la sustitución

 

la cual produce una solución en términos de y que está soportada en el intervalo (0, 1):

 

Uno puede definir

 
 

Reagrupando las constantes y parámetros, esto se simplifica a:

 

Así   sigue a   con  .

Resulta que m1, m2 > −1 es necesario y suficiente para que p sea una función de densidad de probabilidades.

Distribución de Pearson tipo II

La distribución de Pearson de tipo II es un caso especial de la familia de Pearson de tipo I restringida a distribuciones simétricas.

Para la curva de Pearson de tipo II,[4]

 

Donde

 

La ordenada, y, es la frecuencia de  . La curva de Pearson de tipo II es usada en computar la tabla de coeficientes de correlación significativos para el coeficiente de correlación de Spearman cuando el número de elementos en una serie es menor a 100(o 30 dependiendo en algunas fuentes). Luego, la distribución imita una distribución t- student estándar. Para la tabla de valores, ciertos valores son usados como constantes en la ecuación previa:

 
 
 

Los momentos de x usada son

 
 

Distribución de Pearson tipo III

 
  es  

La distribución de Pearson tipo III es una distribución gamma o una distribución chi-cuadrado.

Distribución de Pearson tipo V

Definiendo nuevos parámetros:

 
 
  sigue una  

La distribución de Pearson tipo V es una distribución gamma inversa.

Distribución de Pearson tipo VI

 
  sigue una : 

La distribución de Pearson tipo VI es una distribución beta prima o una Distribución F.

Relación con otras Distribuciones

La familia Pearson subsume las siguientes distribuciones, entre los otros:

Aplicaciones

Estos modelos son utilizados en los mercados financieros, dado su habilidad para ser parametrizadas de un modo que tiene significado intuitivo para comerciantes de mercado. Un número de modelos está en uso actual que la captura la naturaleza estocástica de la volatilidad de tasas, acciones etcétera. Esta familia de distribuciones puede resultar ser una de lo más importantes. En los Estados Unidos, el Log Pearson III es la distribución predeterminada para el análisis de frecuencias de la inundación.

Notas

  1. Miller, Jeff; et al. (9 de julio de 2006). «Beta distribution». Earliest Known Uses of Some of the Words of Mathematics. Consultado el 9 de diciembre de 2006. 
  2. Miller, Jeff; et al. (7 de diciembre de 2006). «Gamma distribution». Earliest Known Uses of Some of the Words of Mathematics. Consultado el 9 de diciembre de 2006. 
  3. Ord J.K. (1972) p2
  4. Ramsey, Philip H. (1 de septiembre de 1989). «Critical Values for Spearman's Rank Order Correlation». Consultado el 22 de agosto de 2007. 

Fuentes

Fuentes Primarias

  • Pearson, Karl (1893). «Contributions to the mathematical theory of evolution [abstract]». Proceedings of the Royal Society 54 (326–330): 329-333. JSTOR 115538. doi:10.1098/rspl.1893.0079. 
  • Pearson, Karl (1895). «Contributions to the mathematical theory of evolution, II: Skew variation in homogeneous material». Philosophical Transactions of the Royal Society 186: 343-414. Bibcode:1895RSPTA.186..343P. JSTOR 90649. doi:10.1098/rsta.1895.0010. 
  • Pearson, Karl (1901). «Mathematical contributions to the theory of evolution, X: Supplement to a memoir on skew variation». Philosophical Transactions of the Royal Society A 197 (287–299): 443-459. Bibcode:1901RSPTA.197..443P. JSTOR 90841. doi:10.1098/rsta.1901.0023. 
  • Pearson, Karl (1916). «Mathematical contributions to the theory of evolution, XIX: Second supplement to a memoir on skew variation». Philosophical Transactions of the Royal Society A 216 (538–548): 429-457. Bibcode:1916RSPTA.216..429P. JSTOR 91092. doi:10.1098/rsta.1916.0009. 
  • Rhind, A. (julio/October de 1909). «Tables to facilitate the computation of the probable errors of the chief constants of skew frequency distributions». Biometrika 7 (1/2): 127-147. JSTOR 2345367. 

Fuentes Secundarias

  • Milton Abramowitz and Irene A. Stegun (1964). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables. National Bureau of Standards.

Referencias

  • Elderton, Sir W.P, Johnson, N.L. (1969) Systems of Frequency Curves. Cambridge University Press.
  • Ord J.K. (1972) Families of Frequency Distributions. Griffin, London.


  •   Datos: Q3075209

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La distribucion de Pearson es una familia de distribuciones probabilisticas continuas Fue publicada por primera vez por Karl Pearson en 1895 y subsecuentemente extendida por el en 1901 y 1916 en una serie de articulos de bioestadistica Diagrama del Sistema de Pearson mostrando distribuciones de los tipos I III VI V y IV en terminos de b1 asimetria cuadrada y b2 curtosis tradicional Indice 1 Historia 2 Definicion 3 Tipos particulares de distribucion 3 1 Caso 1 discriminante negativo La distribucion de Pearson tipo IV 3 1 1 Distribucion de Pearson tipo VII 3 1 2 Distribucion t Student 3 2 Caso 2 discriminante no negativo 3 2 1 Distribucion de Pearson tipo I 3 2 2 Distribucion de Pearson tipo II 3 2 3 Distribucion de Pearson tipo III 3 2 4 Distribucion de Pearson tipo V 3 2 5 Distribucion de Pearson tipo VI 4 Relacion con otras Distribuciones 5 Aplicaciones 6 Notas 7 Fuentes 7 1 Fuentes Primarias 7 2 Fuentes Secundarias 7 3 ReferenciasHistoria EditarEl sistema Pearson fue originalmente ideado en un esfuerzo para modelar observaciones visiblemente asimetricas Era bien conocido en aquel tiempo como ajustar un modelo teorico para acomodar los primeros dos cumulantes o los momentos de observados datos Cualquier distribucion de probabilidad puede estar extendida directamente para formar una familia de escala de posicion Excepto en los casos patologicos una familia de escala de posicion puede estar hecha para acomodar la media primer cumulante y la varianza segundo cumulante arbitrariamente bien Sin embargo no era conocido como construir distribuciones de probabilidad en las cuales la asimetria tercer cumulante estandar y la curtosis cuarto cumulante estandar pudieron estar ajustados igualmente Esta necesidad surgio al intentar acomodar modelos teoricos conocidos a datos observados que exhibieron asimetria Los ejemplos de Pearson incluyen datos de supervivencia cuales son usualmente asimetricos En su escrito original Pearson 1895 p 360 identifico cuatro tipos de distribuciones numeradas del I al IV ademas de la distribucion normal la cual era originalmente conocida como tipo V La clasificacion dependio en si las distribuciones estaban definidas en un intervalo definido en una semirrecta o en los reales y si estaban potencialmente asimetricas o necesariamente simetricas Un segundo escrito Pearson 1901 arreglo dos omisiones Redefinio la distribucion de tipo V originalmente incluia la distribucion normal ahora incorporaba la distribucion gamma inversa e introdujo la distribucion de tipo VI Conjuntamente los primeros dos documentos de identificacion cubren los cinco tipos principales del sistema Pearson I III VI V y IV En un tercer escrito Pearson 1916 introdujo aun mas casos especiales y subtipos del VII al XII Rhind 1909 pp 430 432 ideo una forma sencilla de visualizar el espacio de parametros del sistema Pearson el cual fue adoptado por Pearson 1916 plate 1 and pp 430ff 448ff Los tipos de Pearson son caracterizados por dos cantidades comunmente referidas como b1 y b2 El primero es el cuadrado de la asimetria b 1 g 1 2 displaystyle beta 1 gamma 1 2 donde g1 es la asimetria o el tercer momento estandarizado El segundo es el curtosis tradicional o cuarto momento estandarizado b2 g2 3 Tratamientos modernos definen kurtosis g2 en terminos de cumunlant en vez de momentos por lo tanto una distribucion normal tenemos g2 0 y b2 3 Aqui seguimos el precedente historico y usamos b2 EL diagrama a la derecha muestra dada una distribucion concreta a que tipo de Pearson pertenece identificado por el punto b1 b2 Muchas de las distribuciones asimetricas y no mesocurtica que hoy nos son familiares no eran conocidas a principios de 1890 Lo que hoy se conoce como distribucion beta habia sido usada por Thomas Bayes como la Probabilidad a posteriori del parametro de la distribucion de Bernoulli en su trabajo de 1763 sobre la probabilidad inversa La distribucion beta gano prominencia debido a su pertenencia al sistema Pearson y era conocida hasta los anos 1940 como la distribucion Pearson tipo I 1 La distribucion de Pearson tipo II es un caso especial derivada del tipo I pero ya no es tratada por separado La distribucion gamma originada como resultado del trabajo de Pearson Pearson 1893 p 331 Pearson 1895 pp 357 360 373 376 y era conocida como la distribucion de Pearson tipo III antes de adquirir su nombre moderno en 1930s y 1940s 2 El articulo de Pearson escrito en 1895 introdujo la distribucion de tipo IV la cual contiene la distribucion t Student como caso especial precediendo por varios anos a William Sealy Gosset En su articulo de 1901 introdujo la distribucion gamma inversa tipo V y la distribucion beta prima tipo VI Definicion EditarUna funcion de densidad de Pearson p esta definida para ser una solucion valida a una ecuacion diferencial cf Pearson 1895 p 381 p x p x a x l b 2 x l 2 b 1 x l b 0 0 1 displaystyle frac p x p x frac a x lambda b 2 x lambda 2 b 1 x lambda b 0 0 qquad 1 donde b 0 4 b 2 3 b 1 10 b 2 12 b 1 18 m 2 displaystyle b 0 frac 4 beta 2 3 beta 1 10 beta 2 12 beta 1 18 mu 2 a b 1 m 2 b 1 b 2 3 10 b 2 12 b 1 18 displaystyle a b 1 sqrt mu 2 sqrt beta 1 frac beta 2 3 10 beta 2 12 beta 1 18 b 2 2 b 2 3 b 1 6 10 b 2 12 b 1 18 displaystyle b 2 frac 2 beta 2 3 beta 1 6 10 beta 2 12 beta 1 18 Segun Ord 3 Pearson ideo la forma subyacente de la ecuacion 1 con base primeramente en la formula para la derivada del logaritmo de la funcion de densidad de la distribucion normal la cual da una funcion lineal y en segundo lugar de una relacion de recurrencia para los valores en la funcion de probabilidad de la masa de la distribucion hipergeometrica que produce la funcion lineal dividida por una estructura cuadratica En la ecuacion 1 el parametro a determina un punto estacionario y por lo tanto bajo ciertas condiciones un moda de la distribucion ya que p l a 0 displaystyle p lambda a 0 sale directamente de la ecuacion diferencial Dado que nos enfrentamos a una ecuacion diferencial lineal de primer orden con coeficientes variables su solucion es directa p x exp x a b 2 x 2 b 1 x b 0 d x displaystyle p x propto exp left int frac x a b 2 x 2 b 1 x b 0 mathrm d x right La integral en esta solucion simplifica considerablemente cuando ciertos casos especiales de integrando son considerados Pearson 1895 p 367 distingue dos casos principales determinados por el signo del discriminante y por tanto el numero de raices reales de la funcion cuadratica f x b 2 x 2 b 1 x b 0 2 displaystyle f x b 2 x 2 b 1 x b 0 qquad 2 Tipos particulares de distribucion EditarCaso 1 discriminante negativo La distribucion de Pearson tipo IV Editar Si el discriminante de la funcion cuadratica 2 es negativo b 1 2 4 b 2 b 0 lt 0 displaystyle b 1 2 4b 2 b 0 lt 0 no tiene raices reales Luego se define y x b 1 2 b 2 displaystyle y x frac b 1 2 b 2 y a 4 b 2 b 0 b 1 2 2 b 2 displaystyle alpha frac sqrt 4 b 2 b 0 b 1 2 2 b 2 Observe que a es un numero real bien definido y a 0 porque por suposicion 4 b 2 b 0 b 1 2 gt 0 displaystyle 4b 2 b 0 b 1 2 gt 0 y por tanto b2 0 Aplicando estas tres sustituciones la funcion cuadratica 2 es transformada en f x b 2 y 2 a 2 displaystyle f x b 2 y 2 alpha 2 La ausencia de raices reales es obvio en esta formulacion ya que a2 es necesariamente positiva Ahora expresamos la solucion de la ecuacion diferencial 1 en funcion de y p y exp 1 b 2 y b 1 2 b 2 a y 2 a 2 d y displaystyle p y propto exp left frac 1 b 2 int frac y frac b 1 2 b 2 a y 2 alpha 2 mathrm d y right Pearson 1895 p 362 lo llamo el caso trigonometrico debido a la integral y 2 b 2 a b 1 2 b 2 y 2 a 2 d y 1 2 ln y 2 a 2 2 b 2 a b 1 2 b 2 a arctan y a C 0 displaystyle int frac y frac 2 b 2 a b 1 2 b 2 y 2 alpha 2 mathrm d y frac 1 2 ln y 2 alpha 2 frac 2 b 2 a b 1 2 b 2 alpha arctan left frac y alpha right C 0 Involucra la funcion trigonometrica inversa arcotangente Entonces p y exp 1 2 b 2 ln 1 y 2 a 2 ln a b 2 2 b 2 a b 1 2 b 2 2 a arctan y a C 1 displaystyle p y propto exp left frac 1 2 b 2 ln left 1 frac y 2 alpha 2 right frac ln alpha b 2 frac 2 b 2 a b 1 2 b 2 2 alpha arctan left frac y alpha right C 1 right Finalmente sea m 1 2 b 2 displaystyle m frac 1 2 b 2 y n 2 b 2 a b 1 2 b 2 2 a displaystyle nu frac 2 b 2 a b 1 2 b 2 2 alpha Aplicando estas sustituciones obtenemos la funcion parametrica p y 1 y 2 a 2 m exp n arctan y a displaystyle p y propto left 1 frac y 2 alpha 2 right m exp left nu arctan left frac y alpha right right Esta funcion de densidad sin normalizar tiene soporte en toda la linea real Depende del parametro de escala a gt 0 y el parametro de forma m gt 1 2 y v Un parametro se perdio cuando preferimos encontrar la solucion a la ecuacion diferencial 1 como una funcion de y o de x Por lo tanto volvemos a introducir un cuarto parametro llamado parametro de posicion l Asi hemos derivado la funcion densidad de la distribucion de tipo Pearson IV p x G m n 2 i G m 2 a B m 1 2 1 2 1 x l a 2 m exp n arctan x l a displaystyle p x frac left frac Gamma left m frac nu 2 i right Gamma m right 2 alpha mathrm mathrm B left m frac 1 2 frac 1 2 right left 1 left frac x lambda alpha right 2 right m exp left nu arctan left frac x lambda alpha right right La normalizacion de las constantes involucra funcion gamma compleja G y la funcion beta B Distribucion de Pearson tipo VII Editar Diagrama de densidades de distribuciones Pearson tipo VII con l 0 s 1 y g2 rojo g2 4 azul y g2 0 negro El parametro de la forma n de la distribucion de Pearson tipo IV controla su asimetria Si fijamos su valor a cero obtenemos una familia simetrica de tres parametros Este caso especial es conocido como Distribucion de Pearson tipo VII cf Pearson 1916 p 450 Su funcion de densidad es p x 1 a B m 1 2 1 2 1 x l a 2 m displaystyle p x frac 1 alpha mathrm mathrm B left m frac 1 2 frac 1 2 right left 1 left frac x lambda alpha right 2 right m donde B denota la funcion Beta Una parametrizacion alternativa y una ligera especializacion de la distribucion tipo VII es obtenida permitiendo a s 2 m 3 displaystyle alpha sigma sqrt 2 m 3 Lo cual requiere m gt 3 2 Esto conlleva una perdida menor de generalidad pero asegura que la varianza de la distribucion existe y es igual a s2 Ahora el parametro m solo controla la curtosis de la distribucion Si m tiende a infinito como l y s se mantiene constante la distribucion normal emerge como un caso especial lim m 1 s 2 m 3 B m 1 2 1 2 1 x l s 2 m 3 2 m displaystyle lim m to infty frac 1 sigma sqrt 2 m 3 mathrm mathrm B left m frac 1 2 frac 1 2 right left 1 left frac x lambda sigma sqrt 2 m 3 right 2 right m 1 s 2 G 1 2 lim m G m G m 1 2 m 3 2 lim m 1 x l s 2 2 m 3 m displaystyle frac 1 sigma sqrt 2 Gamma left frac 1 2 right times lim m to infty frac Gamma m Gamma left m frac 1 2 right sqrt m frac 3 2 times lim m to infty left 1 frac left frac x lambda sigma right 2 2 m 3 right m 1 s 2 p 1 exp 1 2 x l s 2 displaystyle frac 1 sigma sqrt 2 pi times 1 times exp left frac 1 2 left frac x lambda sigma right 2 right Esta es la funcion de densidad de la distribucion normal con media l y desviacion estandar s Es conveniente exigir que m gt 5 2 y dejar que m 5 2 3 g 2 displaystyle m frac 5 2 frac 3 gamma 2 Esta es otra especializacion y garantiza que los primeros cuatro momentos de la distribucion existan Mas aun la distribucion de Pearson tipo VII parametrizada en terminos de l s g2 tiene como media l como desviacion estandar s asimetria cero y curtosis exceso es g2 Distribucion t Student Editar La distribucion de Pearson tipo VII es equivalente a la distribucion t Student no estandarizada con parametros n gt 0 m s2 aplicando las siguientes sustituciones a su parametrizacion original l m displaystyle lambda mu a n s 2 displaystyle alpha sqrt nu sigma 2 y m n 1 2 displaystyle m frac nu 1 2 Observe que la restriccion m gt se satisface La funcion de densidad resultante es p x m s 2 n 1 n s 2 B n 2 1 2 1 1 n x m 2 s 2 n 1 2 displaystyle p x mu sigma 2 nu frac 1 sqrt nu sigma 2 mathrm mathrm B left frac nu 2 frac 1 2 right left 1 frac 1 nu frac x mu 2 sigma 2 right frac nu 1 2 La cual es mas conocida como la densidad de distribucion t student Note ademas que esto implica que la Distribucion de Pearson tipo VII subsume la distribucion t Student estandar y tambien la distribucion de Cauchy estandar En particular la distribucion t Student estandar emerge como un subcaso cuando m 0 y s2 1 equivalente a las siguientes sustituciones l 0 displaystyle lambda 0 a n displaystyle alpha sqrt nu y m n 1 2 displaystyle m frac nu 1 2 La densidad de esta restringida familia de un solo parametro es una t student estandar p x 1 n B n 2 1 2 1 x 2 n n 1 2 displaystyle p x frac 1 sqrt nu mathrm mathrm B left frac nu 2 frac 1 2 right left 1 frac x 2 nu right frac nu 1 2 Caso 2 discriminante no negativo Editar Si la funcion cuadratica 2 tiene discriminante no negativo b 1 2 4 b 2 b 0 0 displaystyle b 1 2 4b 2 b 0 geq 0 tiene como raices reales a1 y a2 no necesariamente distintas a 1 b 1 b 1 2 4 b 2 b 0 2 b 2 displaystyle a 1 frac b 1 sqrt b 1 2 4b 2 b 0 2b 2 a 2 b 1 b 1 2 4 b 2 b 0 2 b 2 displaystyle a 2 frac b 1 sqrt b 1 2 4b 2 b 0 2b 2 En presencia de raices reales la funcion cuadratica 2 puede ser escrita como f x b 2 x a 1 x a 2 displaystyle f x b 2 x a 1 x a 2 y por lo tanto la solucion de la ecuacion diferencial es p x exp 1 b 2 x a x a 1 x a 2 d x displaystyle p x propto exp left frac 1 b 2 int frac x a x a 1 x a 2 mathrm d x right Pearson 1895 p 362 la llamo el caso logaritmico debido a la integral x a x a 1 x a 2 d x a 1 a ln x a 1 a 2 a ln x a 2 a 1 a 2 C displaystyle int frac x a x a 1 x a 2 mathrm d x frac a 1 a ln x a 1 a 2 a ln x a 2 a 1 a 2 C involucra solo la funcion logaritmica y no la funcion arcotangente como en el caso anterior Usando la sustitucion n 1 b 2 a 1 a 2 displaystyle nu frac 1 b 2 a 1 a 2 obtenemos la siguiente solucion a la ecuacion diferencial 1 p x x a 1 n a 1 a x a 2 n a 2 a displaystyle p x propto x a 1 nu a 1 a x a 2 nu a 2 a Dado que esta densidad es solo sabida hasta una constante escondida de proporcionalidad esa constante puede variarse y la densidad puede escrita como sigue p x 1 x a 1 n a 1 a 1 x a 2 n a 2 a displaystyle p x propto left 1 frac x a 1 right nu a 1 a left 1 frac x a 2 right nu a 2 a Distribucion de Pearson tipo I Editar La Distribucion de Pearson tipo I una generalizacion de la distribucion beta surge cuando las raices de la ecuacion cuadratica 2 son de signos opuestos eso es a 1 lt 0 lt a 2 displaystyle a 1 lt 0 lt a 2 Luego la solucion p es soportada en intervalo a 1 a 2 displaystyle a 1 a 2 Aplicando la sustitucion x a 1 y a 2 a 1 where 0 lt y lt 1 displaystyle x a 1 y a 2 a 1 qquad mbox where 0 lt y lt 1 la cual produce una solucion en terminos de y que esta soportada en el intervalo 0 1 p y a 1 a 2 a 1 y a 1 a n a 2 a 1 a 2 1 y a 2 a n displaystyle p y propto left frac a 1 a 2 a 1 y right a 1 a nu left frac a 2 a 1 a 2 1 y right a 2 a nu Uno puede definir m 1 a a 1 b 2 a 1 a 2 displaystyle m 1 frac a a 1 b 2 a 1 a 2 m 2 a a 2 b 2 a 2 a 1 displaystyle m 2 frac a a 2 b 2 a 2 a 1 Reagrupando las constantes y parametros esto se simplifica a p y y m 1 1 y m 2 displaystyle p y propto y m 1 1 y m 2 Asi x l a 1 a 2 a 1 displaystyle frac x lambda a 1 a 2 a 1 sigue a B m 1 1 m 2 1 displaystyle mathrm B m 1 1 m 2 1 con l m 1 a 2 a 1 m 1 1 m 1 m 2 2 a 1 displaystyle lambda mu 1 a 2 a 1 frac m 1 1 m 1 m 2 2 a 1 Resulta que m1 m2 gt 1 es necesario y suficiente para que p sea una funcion de densidad de probabilidades Distribucion de Pearson tipo II Editar La distribucion de Pearson de tipo II es un caso especial de la familia de Pearson de tipo I restringida a distribuciones simetricas Para la curva de Pearson de tipo II 4 y y 0 1 x 2 a 2 m displaystyle y y 0 left 1 frac x 2 a 2 right m Donde x d 2 2 n 3 n 12 displaystyle x sum d 2 2 n 3 n 12 La ordenada y es la frecuencia de d 2 displaystyle sum d 2 La curva de Pearson de tipo II es usada en computar la tabla de coeficientes de correlacion significativos para el coeficiente de correlacion de Spearman cuando el numero de elementos en una serie es menor a 100 o 30 dependiendo en algunas fuentes Luego la distribucion imita una distribucion t student estandar Para la tabla de valores ciertos valores son usados como constantes en la ecuacion previa m 5 b 2 9 2 3 b 2 displaystyle m frac 5 beta 2 9 2 3 beta 2 a 2 2 m 2 b 2 3 b 2 displaystyle a 2 frac 2 mu 2 beta 2 3 beta 2 y 0 N G 2 m 2 a 2 2 m 1 G m 1 displaystyle y 0 frac N Gamma 2m 2 a 2 2m 1 Gamma m 1 Los momentos de x usada son m 2 n 1 n 2 n 12 2 displaystyle mu 2 n 1 n 2 n 12 2 b 2 3 25 n 4 13 n 3 73 n 2 37 n 72 25 n n 1 2 n 1 displaystyle beta 2 frac 3 25n 4 13n 3 73n 2 37n 72 25n n 1 2 n 1 Distribucion de Pearson tipo III Editar l m 1 b 0 b 1 m 1 b 1 displaystyle lambda mu 1 frac b 0 b 1 m 1 b 1 b 0 b 1 x l displaystyle b 0 b 1 x lambda es G a m m a m 1 b 1 2 displaystyle mathrm Gamma m 1 b 1 2 La distribucion de Pearson tipo III es una distribucion gamma o una distribucion chi cuadrado Distribucion de Pearson tipo V Editar Definiendo nuevos parametros C 1 b 1 2 b 2 displaystyle C 1 frac b 1 2b 2 l m 1 a C 1 1 2 b 2 displaystyle lambda mu 1 frac a C 1 1 2b 2 x l displaystyle x lambda sigue una InverseGamma 1 b 2 1 a C 1 b 2 displaystyle operatorname InverseGamma frac 1 b 2 1 frac a C 1 b 2 La distribucion de Pearson tipo V es una distribucion gamma inversa Distribucion de Pearson tipo VI Editar l m 1 a 2 a 1 m 2 1 m 2 m 1 2 a 2 displaystyle lambda mu 1 a 2 a 1 frac m 2 1 m 2 m 1 2 a 2 x l a 2 a 2 a 1 displaystyle frac x lambda a 2 a 2 a 1 sigue una b m 2 1 m 2 m 1 1 displaystyle beta prime m 2 1 m 2 m 1 1 La distribucion de Pearson tipo VI es una distribucion beta prima o una Distribucion F Relacion con otras Distribuciones EditarLa familia Pearson subsume las siguientes distribuciones entre los otros Distribucion beta tipo I Distribucion beta prima tipo VI Distribucion de Cauchy tipo IV Distribucion chi cuadrado tipo III Distribucion uniforme continua limite del tipo I Distribucion exponencial tipo III Distribucion gamma tipo III Distribucion F tipo VI Distribucion chi cuadrado inversa tipo V Distribucion gamma inversa tipo V Distribucion Normal El limite de tipo I III IV V o VI Distribucion t de Student tipo VII la cual es el subtipo simetrico del tipo IV Aplicaciones EditarEstos modelos son utilizados en los mercados financieros dado su habilidad para ser parametrizadas de un modo que tiene significado intuitivo para comerciantes de mercado Un numero de modelos esta en uso actual que la captura la naturaleza estocastica de la volatilidad de tasas acciones etcetera Esta familia de distribuciones puede resultar ser una de lo mas importantes En los Estados Unidos el Log Pearson III es la distribucion predeterminada para el analisis de frecuencias de la inundacion Notas Editar Miller Jeff et al 9 de julio de 2006 Beta distribution Earliest Known Uses of Some of the Words of Mathematics Consultado el 9 de diciembre de 2006 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Miller Jeff et al 7 de diciembre de 2006 Gamma distribution Earliest Known Uses of Some of the Words of Mathematics Consultado el 9 de diciembre de 2006 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Ord J K 1972 p2 Ramsey Philip H 1 de septiembre de 1989 Critical Values for Spearman s Rank Order Correlation Consultado el 22 de agosto de 2007 Fuentes EditarFuentes Primarias Editar Pearson Karl 1893 Contributions to the mathematical theory of evolution abstract Proceedings of the Royal Society 54 326 330 329 333 JSTOR 115538 doi 10 1098 rspl 1893 0079 Pearson Karl 1895 Contributions to the mathematical theory of evolution II Skew variation in homogeneous material Philosophical Transactions of the Royal Society 186 343 414 Bibcode 1895RSPTA 186 343P JSTOR 90649 doi 10 1098 rsta 1895 0010 Pearson Karl 1901 Mathematical contributions to the theory of evolution X Supplement to a memoir on skew variation Philosophical Transactions of the Royal Society A 197 287 299 443 459 Bibcode 1901RSPTA 197 443P JSTOR 90841 doi 10 1098 rsta 1901 0023 Pearson Karl 1916 Mathematical contributions to the theory of evolution XIX Second supplement to a memoir on skew variation Philosophical Transactions of the Royal Society A 216 538 548 429 457 Bibcode 1916RSPTA 216 429P JSTOR 91092 doi 10 1098 rsta 1916 0009 Rhind A julio October de 1909 Tables to facilitate the computation of the probable errors of the chief constants of skew frequency distributions Biometrika 7 1 2 127 147 JSTOR 2345367 Fuentes Secundarias Editar Milton Abramowitz and Irene A Stegun 1964 Handbook of Mathematical Functions with Formulas Graphs and Mathematical Tables National Bureau of Standards Weisstein Eric W Pearson Type III Distribution En Weisstein Eric W ed MathWorld en ingles Wolfram Research Referencias Editar Elderton Sir W P Johnson N L 1969 Systems of Frequency Curves Cambridge University Press Ord J K 1972 Families of Frequency Distributions Griffin London Datos Q3075209Obtenido de https es wikipedia org w index php title Distribuciones de Pearson amp oldid 130877365, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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, española, descargar, gratis, descargar gratis, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, imagen, música, canción, película, libro, juego, juegos