出典 しゅってん : フリー百科 ひゃっか 事典 じてん 『ウィキペディア(Wikipedia)』
カイ二 に 乗 じょう 分布 ぶんぷ
確 かく 率 りつ 密度 みつど 関数 かんすう
累積 るいせき 分布 ぶんぷ 関数 かんすう 母 はは 数 すう
k
∈
N
{\displaystyle k\in \mathbb {N} }
台 だい
[0, ∞) 確 かく 率 りつ 密度 みつど 関数 かんすう
x
k
/
2
−
1
e
−
x
/
2
2
k
/
2
Γ がんま
(
k
/
2
)
{\displaystyle {\frac {x^{k/2-1}e^{-x/2}}{\,2^{k/2}\Gamma (k/2)}}}
累積 るいせき 分布 ぶんぷ 関数 かんすう
γ がんま
(
k
/
2
,
x
/
2
)
Γ がんま
(
k
/
2
)
{\displaystyle {\frac {\gamma (k/2,x/2)}{\Gamma (k/2)}}}
期待 きたい 値 ち
k 中央 ちゅうおう 値 ち
≃
k
−
2
3
+
4
27
k
−
8
729
k
2
{\displaystyle \simeq k-{\frac {2}{3}}+{\frac {4}{27k}}-{\frac {8}{729k^{2}}}}
最 さい 頻 しき 値 ね
0 for k < 2k − 2 for k ≥ 2 分散 ぶんさん
2k 歪 いびつ 度 ど
2
2
k
{\displaystyle {\frac {2{\sqrt {2}}}{\sqrt {k}}}}
尖 とんが 度 たび
12 / k エントロピー
k / 2 + ln 2 + ln Γ がんま (k / 2 ) + (1 − k / 2 )ψ ぷさい (k / 2 ) モーメント母 はは 関数 かんすう
1
(
1
−
2
t
)
k
/
2
for
t
<
1
/
2
{\displaystyle {\frac {1}{(1-2t)^{k/2}}}{\text{ for }}t<1/2}
特性 とくせい 関数 かんすう
1
(
1
−
2
i
t
)
k
/
2
{\displaystyle {\frac {1}{(1-2it)^{k/2}}}}
テンプレートを表示 ひょうじ
カイ二 に 乗 じょう 分布 ぶんぷ (カイにじょうぶんぷ、カイじじょうぶんぷ)、またはχ かい 2 分布 ぶんぷ は確 かく 率 りつ 分布 ぶんぷ の一種 いっしゅ で、推計 すいけい 統計 とうけい 学 がく で最 もっと も広 ひろ く利用 りよう されるものである。ヘルメルト により発見 はっけん され[1] 、ピアソン により命名 めいめい された[2] 。
独立 どくりつ に標準 ひょうじゅん 正規 せいき 分布 ぶんぷ に従 したが う k 個 こ の確 かく 率 りつ 変数 へんすう X 1 , …, Xk をとる。このとき、統計 とうけい 量 りょう
Z
=
∑
i
=
1
k
X
i
2
{\displaystyle Z=\sum _{i=1}^{k}{X_{i}}^{2}}
の従 したが う分布 ぶんぷ のことを自由 じゆう 度 ど k のカイ二 に 乗 じょう 分布 ぶんぷ と呼 よ ぶ。
普通 ふつう はこれを
Z
∼
χ かい
k
2
{\displaystyle Z\sim \chi _{k}^{2}}
と書 か く。カイ二 に 乗 じょう 分布 ぶんぷ は k という1個 いっこ の母 はは 数 すう をもつ。これは Xi の自由 じゆう 度 ど に等 ひと しい正 せい の整数 せいすう である(場合 ばあい によっては非 ひ 整数 せいすう 自由 じゆう 度 ど のカイ二 に 乗 じょう 分布 ぶんぷ も用 もち いられる)。カイ二 に 乗 じょう 分布 ぶんぷ はガンマ分布 ぶんぷ の特殊 とくしゅ な場合 ばあい に当 あ たる。
カイ二 に 乗 じょう 分布 ぶんぷ はカイ二 に 乗 じょう 検定 けんてい と総称 そうしょう される多 おお くの検定 けんてい 法 ほう のほか、フリードマン検定 けんてい (英語 えいご 版 ばん ) などにも利用 りよう される。
カイ二 に 乗 じょう 分布 ぶんぷ の確 かく 率 りつ 密度 みつど 関数 かんすう は x ≥ 0 に対 たい し
f
(
x
;
k
)
=
1
2
k
/
2
Γ がんま
(
k
/
2
)
x
k
/
2
−
1
e
−
x
/
2
{\displaystyle f(x;k)={\frac {1}{2^{k/2}\Gamma (k/2)}}x^{k/2-1}e^{-x/2}}
また x ≤ 0 に対 たい し fk (x ) = 0 という形 かたち をとる。ここで Γ がんま はガンマ関数 かんすう である。
分布 ぶんぷ 関数 かんすう は
F
(
x
;
k
)
=
γ がんま
(
k
/
2
,
x
/
2
)
Γ がんま
(
k
/
2
)
{\displaystyle F(x;k)={\frac {\gamma (k/2,x/2)}{\Gamma (k/2)}}}
(ただし γ がんま (k , z ) は不完全 ふかんぜん ガンマ関数 かんすう )である。
Y
=
X
1
/
ν にゅー
1
X
2
/
ν にゅー
2
{\displaystyle Y={\frac {X_{1}/\nu _{1}}{X_{2}/\nu _{2}}}}
(ただし
X
1
∼
χ かい
ν にゅー
1
2
{\displaystyle X_{1}\sim \chi _{\nu _{1}}^{2}}
と
X
2
∼
χ かい
ν にゅー
2
2
{\displaystyle X_{2}\sim \chi _{\nu _{2}}^{2}}
はカイ二 に 乗 じょう 分布 ぶんぷ に従 したが う独立 どくりつ な確 かく 率 りつ 変数 へんすう )とすると、
Y
∼
F
(
ν にゅー
1
,
ν にゅー
2
)
{\displaystyle Y\sim \mathrm {F} (\nu _{1},\nu _{2})}
、つまり自由 じゆう 度 ど で割 わ って比 ひ をとるとF分布 ぶんぷ に従 したが う。
X
∼
χ かい
2
2
{\displaystyle X\sim \chi _{2}^{2}}
(自由 じゆう 度 ど 2)ならば、X は期待 きたい 値 ち 2 の指数 しすう 分布 ぶんぷ に従 したが う。
自由 じゆう 度 ど k のカイ二 に 乗 じょう 分布 ぶんぷ に従 したが う確 かく 率 りつ 変数 へんすう の期待 きたい 値 ち は k で、分散 ぶんさん は 2k である。中央 ちゅうおう 値 ち は近似 きんじ 的 てき に
k
−
2
3
+
4
27
k
−
8
729
k
2
{\displaystyle k-{\frac {2}{3}}+{\frac {4}{27k}}-{\frac {8}{729k^{2}}}}
となる。
カイ二 に 乗 じょう 分布 ぶんぷ は再生 さいせい 性 せい を持 も つ。すなわち、
X
∼
χ かい
m
2
,
Y
∼
χ かい
n
2
{\displaystyle X\sim \chi _{m}^{2},\ Y\sim \chi _{n}^{2}}
ならば、
X
+
Y
∼
χ かい
m
+
n
2
{\displaystyle X+Y\sim \chi _{m+n}^{2}}
となる。
正規 せいき 分布 ぶんぷ による近似 きんじ [ 編集 へんしゅう ]
X
∼
χ かい
k
2
{\displaystyle X\sim \chi _{k}^{2}}
として、k が無限 むげん 大 だい に近 ちか づくと X の分布 ぶんぷ は正規 せいき 分布 ぶんぷ に近 ちか づくが、近 ちか づき方 かた はゆっくりしている(歪 いびつ 度 ど
8
k
{\displaystyle {\sqrt {\frac {8}{k}}}}
、尖 とんが 度 たび 12 / k )ため、X 自体 じたい より速 はや く正規 せいき 分布 ぶんぷ に近 ちか づく次 つぎ の2つの方法 ほうほう が普通 ふつう 用 もち いられる。
2
X
{\displaystyle {\sqrt {2X}}}
は近似 きんじ 的 てき に平均 へいきん √ 2k − 1 、分散 ぶんさん 1 の正規 せいき 分布 ぶんぷ に従 したが う(ロナルド・フィッシャー )。
X
k
3
{\displaystyle {\sqrt[{3}]{\frac {X}{k}}}}
は近似 きんじ 的 てき に平均 へいきん 1 − 2 / 9k 、分散 ぶんさん 2 / 9k の正規 せいき 分布 ぶんぷ に従 したが う(ウィルソンとヒルファティ、1931年 ねん )。
^ Helmert, F. R. (1875): Ueber die Berechnung des wahrscheinlichen Fehlers aus einer endlichen Anzahl wahrer Beobachtungsfehler , Zeitschrift für Mathematik und Physik, 20 , 300-303, インターネットアーカイブ : zeitschriftfrma29runggoog/page/n287 .
^ Pearson, K. (1900): On the Criterion that a Given System of Deviations from the Probable in the Case of a Correlated System of Variables is such that it Can Reasonably Be Supposed to have Arisen from Random Sampling , Philosophical Magazine 5, 50 , 157-175, doi :10.1080/14786440009463897 .
離散 りさん 単 たん 変量 へんりょう で有限 ゆうげん 台 だい 離散 りさん 単 たん 変量 へんりょう で無限 むげん 台 だい 連続 れんぞく 単 たん 変量 へんりょう で有界 ゆうかい 区間 くかん に台 だい を持 も つ連続 れんぞく 単 たん 変量 へんりょう で半 はん 無限 むげん 区間 くかん に台 だい を持 も つ連続 れんぞく 単 たん 変量 へんりょう で実数 じっすう 直線 ちょくせん 全体 ぜんたい に台 だい を持 も つ連続 れんぞく 単 たん 変量 へんりょう で タイプの変 か わる台 だい を持 も つ混 こん 連続 れんぞく -離散 りさん 単 たん 変量 へんりょう 多 た 変量 へんりょう (結合 けつごう )方向 ほうこう 退化 たいか と特異 とくい 族 ぞく サンプリング法 ほう (英語 えいご 版 ばん )