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2020 Volume 45 Issue 1
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Rui-li ZHANG, Shou-quan CHEN. Expansion on Extremes from Logarithmic Skew Normal-Logistic Distribution[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2020, 45(1): 13-18. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.01.003
Citation: Rui-li ZHANG, Shou-quan CHEN. Expansion on Extremes from Logarithmic Skew Normal-Logistic Distribution[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2020, 45(1): 13-18. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.01.003

Expansion on Extremes from Logarithmic Skew Normal-Logistic Distribution

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  • Corresponding author: Shou-quan CHEN
  • Received Date: 30/11/2018
    Available Online: 20/01/2020
  • MSC: O211.4

  • In this paper, the tail characteristics of Logarithmic Skew Normal-Logistic distribution have been discussed and the higher-order expansion of distribution of maxima been obtained.
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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Expansion on Extremes from Logarithmic Skew Normal-Logistic Distribution

    Corresponding author: Shou-quan CHEN

Abstract: In this paper, the tail characteristics of Logarithmic Skew Normal-Logistic distribution have been discussed and the higher-order expansion of distribution of maxima been obtained.

  • 设{Xnn≥1}是独立同分布的随机变量序列,其公共分布函数为F(x).记Mn=max1≤knXk.对非退化分布函数G(x)存在实数序列$ a_{n}>0, b_{n} \in \mathbb{R}, n \geqslant 1$使得

    G(x)必为3大极值分布类型之一.

    若(1)式成立,则称F属于G的吸引场,记为FD(G).相关研究详见文献[1-2]等.

    文献[3]引进了偏正态逻辑斯蒂分布(简记为SNLD),其对应的密度函数为

    其中:$G(x)=\frac{1}{\sqrt{2 \pi} \sigma} \exp \left(-\frac{x^{2}}{2 \sigma^{2}}\right), H(x)=(1+\exp (-x))^{-1} $,参数σ>0,β>0,$\lambda \in \mathbb{R} $.当λ=0时,SNLD是期望为0,方差为σ2的正态分布.对数偏正态逻辑斯蒂分布是偏正态逻辑斯蒂分布的一种推广.若存在随机变量ξ服从偏正态逻辑斯蒂分布,η=exp(ξ),则称η服从对数偏正态逻辑斯蒂分布.若f(x)为η的概率密度函数,易知

    其中参数σ>0,β>0,$\lambda \in \mathbb{R} $.

    最近,对新的分布函数和分布函数对数化的研究已经变成统计学中热点问题.文献[4-6]主要介绍了一些分布和对数分布的尾部性质和极值的高阶展开.

    本文主要讨论了对数偏正态逻辑斯蒂分布的样本最大值的渐进展开.

1.   辅助引理
  • 命题1   设F(x),f(x)分别表示对数偏正态逻辑分布的分布函数和概率密度函数,则

    (ⅰ)当λ>0,x>exp(${\sigma ^2}\lambda {\beta ^{ - 1}} $)时,有

    (ⅱ)当λ < 0,x>1时,有

      由分部积分知

    (ⅰ)当λ>0,x>exp(${\sigma ^2}\lambda {\beta ^{ - 1}} $)时,由(2)式得

    (ⅱ)当λ < 0,x>1时,由(2)式得

    故由(3),(4)式知命题成立.

    由命题1,可得到下面的MILLs类型比率:

    命题2   当$x \to \infty $时,有

    命题3   设F(x)为对数逻辑分布的累计分布函数,对于充分大的x,则

    (ⅰ)当λ>0,x>e时,有

    其中

    (ⅱ)当λ < 0,x>e时,有

    其中

    由文献[1]的推论1.7知F(x)∈D(λ),规范常数anbn可由

    确定.

    命题4   设(ξnn≥1)为独立同分布对数偏正态逻辑分布序列.令Mn=max(ξi),(i=1,2…),则

    其中

    (ⅰ)当λ>0时,规范化常数

    (ⅱ)当λ < 0时,规范化常数

    证明方法类似文献[2]中定理1.2.3和定理1.5.1的证明.

    近年关于极值渐进展开的研究可参见文献[4-6].

2.   对数偏正态逻辑斯蒂分布的极值分布的收敛速度
  • 通过前面的讨论知对数偏正态逻辑斯蒂分布FD(λ)且规范常数anbn满足(5)式.因此$n \to \infty $时,

    下面给出服从对数偏正态逻辑斯蒂分布的独立随机变量序列最大值分布的渐进展开,并由此得到Δn(x)的点点收敛速度.

    定理1   设F(x)是对数偏正态逻辑斯蒂分布函数,且anbn满足(5)式,则$n \to \infty $时,有

    (ⅰ)当λ>0时,

    其中$k_{1}(x)=-\frac{1}{2} \sigma^{2} x^{2} \exp (-x), w_{1}(x)=\left(-\frac{1}{8} \sigma^{4} x^{4}+\frac{1}{3} \sigma^{4} x^{3}+\frac{1}{2} x^{2}+x\right) \exp (-x) $.

    (ⅱ)当λ < 0时,

    其中

    为了证明定理1,给出下面两个引理.

    由命题1的证明过程易得:

    引理1   对于充分大的x,有

    引理2   令G(bnx)=F(anx+bn),g(bnx)=nlnG(bnx)+exp(-x).其中规范化常数anbn满足(5)式,则

    (ⅰ)当λ>0时,

    (ⅱ)当λ < 0时,

    其中ki(x),wi(x)(i=1,2)定义见定理1.

      当λ>0时,规范化常数anbn满足(5)式,当$n \to \infty $时,由(6)式易知

    $ \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } A\left( {{b_n}} \right) = 1$

    由(9)式得

    通过(7)式有

    结合(8),(10)和(11)式,有

    (ⅱ)类似(ⅰ)可证.

    定理1的证明   由引理2知$x \to \infty $时,g(bnx) $ \to $ 0且

    因此

    定理1得证.

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