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零一膨胀几何分布的统计分析及应用

刘梦瑶 肖翔

刘梦瑶, 肖翔. 零一膨胀几何分布的统计分析及应用[J]. 上海工程技术大学学报, 2024, 38(2): 196-204. doi: 10.12299/jsues.23-0213
引用本文: 刘梦瑶, 肖翔. 零一膨胀几何分布的统计分析及应用[J]. 上海工程技术大学学报, 2024, 38(2): 196-204. doi: 10.12299/jsues.23-0213
LIU Mengyao, XIAO Xiang. Statistical analysis and application of zero-and-one-inflated geometric distribution[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2024, 38(2): 196-204. doi: 10.12299/jsues.23-0213
Citation: LIU Mengyao, XIAO Xiang. Statistical analysis and application of zero-and-one-inflated geometric distribution[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2024, 38(2): 196-204. doi: 10.12299/jsues.23-0213

零一膨胀几何分布的统计分析及应用

doi: 10.12299/jsues.23-0213
详细信息
    作者简介:

    刘梦瑶(2000−),女,硕士生,研究方向为应用统计学。E-mail:liumengyao12@126.com

    通讯作者:

    肖 翔(1980−),男,副教授,硕士,研究方向为应用统计学。E-mail:xiaoxiang@sues.edu.cn

  • 中图分类号: O212

Statistical analysis and application of zero-and-one-inflated geometric distribution

  • 摘要: 研究了0−1膨胀几何分布模型,构造隐变量的条件分布,并设计抽样算法。在数据扩充的基础上,运用极大似然估计、期望极大(expectation maximization,EM)算法及贝叶斯方法对模型参数进行估计。设定不同的样本量和参数真值,通过数值模拟对上述方法进行性能评估。最后,对1994年美国底特律交通事故死亡数据集进行分析,研究表明,0−1膨胀几何分布模型能够较好地对该数据集进行拟合。
  • 图  1  1994年底特律交通事故死亡数量的拟合频数

    Figure  1.  Fitted frequency of traffic accident deaths in Detroit in 1994

    表  1  参数估计量的均值

    Table  1.   Mean of parameter estimators

    参数MLEMLE(EM)Bayes
    $ \theta $$ p $$ q $$ n $$ {\theta _M} $$ {p_M} $$ {q_M} $$ {\theta _E} $$ {p_E} $$ {q_E} $$ {\theta _B} $$ {p_B} $$ {q_B} $
    0.3 0.3 0.4 200 0.306 0.278 0.386 0.324 0.338 0.415 0.275 0.274 0.364
    500 0.295 0.286 0.390 0.313 0.327 0.394 0.291 0.283 0.387
    0.6 200 0.302 0.271 0.587 0.319 0.286 0.573 0.283 0.285 0.575
    500 0.296 0.282 0.593 0.305 0.291 0.586 0.288 0.294 0.588
    0.7 0.4 200 0.282 0.675 0.378 0.323 0.662 0.361 0.281 0.656 0.365
    500 0.294 0.712 0.417 0.309 0.681 0.386 0.287 0.685 0.382
    0.6 200 0.317 0.734 0.584 0.285 0.665 0.576 0.313 0.721 0.581
    500 0.293 0.717 0.590 0.291 0.684 0.588 0.306 0.709 0.585
    0.8 0.3 0.4 200 0.754 0.265 0.353 0.726 0.271 0.354 0.763 0.287 0.463
    500 0.786 0.286 0.382 0.762 0.284 0.386 0.787 0.291 0.486
    0.6 200 0.722 0.275 0.577 0.779 0.279 0.548 0.761 0.283 0.576
    500 0.781 0.282 0.582 0.786 0.282 0.588 0.792 0.292 0.587
    0.7 0.4 200 0.786 0.637 0.368 0.756 0.718 0.367 0.783 0.687 0.376
    500 0.792 0.668 0.382 0.788 0.711 0.375 0.790 0.693 0.384
    0.6 200 0.776 0.686 0.564 0.772 0.728 0.578 0.784 0.685 0.564
    500 0.783 0.695 0.589 0.792 0.708 0.590 0.791 0.694 0.593
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    表  2  参数估计量的均方误差

    Table  2.   MSE of parameter estimators

    参数MLEMLE(EM)Bayes
    $ \theta $$ p $$ q $$ n $${\theta _{\rm{M}}}$${p_{\rm{M}}}$${q_{\rm{M}}}$${\theta _{\rm{E}}}$${p_{\rm{E}}}$${q_{\rm{E}}}$${\theta _{\rm{B}}}$${p_{\rm{B}}}$${q_{\rm{B}}}$
    0.3 0.3 0.4 200 0.124 0.275 0.299 0.082 0.123 0.093 0.072 0.142 0.118
    500 0.067 0.229 0.278 0.033 0.108 0.092 0.032 0.105 0.093
    0.6 200 0.121 0.271 0.392 0.074 0.109 0.127 0.064 0.114 0.094
    500 0.068 0.232 0.361 0.034 0.113 0.159 0.023 0.076 0.059
    0.7 0.4 200 0.212 0.313 0.198 0.136 0.112 0.126 0.060 0.244 0.064
    500 0.107 0.297 0.164 0.085 0.109 0.115 0.046 0.115 0.056
    0.6 200 0.205 0.307 0.278 0.122 0.218 0.189 0.053 0.098 0.091
    500 0.114 0.293 0.253 0.081 0.196 0.109 0.048 0.073 0.084
    0.8 0.3 0.4 200 0.114 0.085 0.143 0.074 0.071 0.154 0.113 0.187 0.133
    500 0.093 0.044 0.134 0.068 0.056 0.134 0.086 0.143 0.126
    0.6 200 0.122 0.055 0.141 0.058 0.021 0.148 0.121 0.124 0.131
    500 0.091 0.038 0.122 0.023 0.018 0.129 0.091 0.117 0.127
    0.7 0.4 200 0.084 0.067 0.142 0.154 0.082 0.043 0.087 0.163 0.141
    500 0.069 0.042 0.138 0.108 0.068 0.035 0.067 0.144 0.137
    0.6 200 0.054 0.064 0.094 0.128 0.032 0.078 0.076 0.118 0.162
    500 0.049 0.034 0.089 0.113 0.029 0.062 0.057 0.115 0.149
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    表  3  3种方法下参数的点估计

    Table  3.   Point estimation of parameters under three methods

    参数MLEMLE(EM)Bayes
    $ \theta $0.01310.01310.0127
    $ p $0.68300.68040.6616
    $ q $0.64850.64900.6515
    AIC670.0665668.0072660.273
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    表  4  3种方法下观测值与拟合值的比较

    Table  4.   Comparison of observed and fitted values under three methods

    观测值观测频数MLEMLE(EM)Bayes
    0181180180181
    1122120120121
    228313129
    325272728
    45564
    52211
    61001
    71000
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2023-10-09
  • 刊出日期:  2024-06-30

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