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设{Xn,n≥1}是一列独立同分布的随机变量序列,其共同的分布函数为F(x),X1,n≤…≤Xn,n为X1,…,Xn的顺序统计量. 如果F属于极值吸引场[1]:
其中
$ \gamma \in \mathbb{R}, 1+\gamma x \geqslant 0$ . 这意味着,如果存在规范化常数$a_n>0, b_n \in \mathbb{R} $ ,使得当$n \rightarrow \infty $ ,对所有$x \in \mathbb{R} $ ,都有则可以记为F∈D(Gγ) [2],这等价于
$ U(t):=F^{\leftarrow}\left(1-\left(\frac{1}{t}\right)\right)$ 是指数为γ的正则变化函数. 本文主要讨论极值指数γ>0的分布函数,即分布函数为重尾分布函数. 对所有的x>0,对于极值指数的研究,当γ>0时,文献[3]最早提出了著名的Hill估计量. 也有一些基于不同思想的估计量:将样本分块,在每个块中取两个最大值的比率[4-6],然后将线性函数f(x)=x而不是对数函数应用于这些比率. 文献[7]将函数族fr(t)引入到次序统计量中,得到估计量
其中
借助文献[8]得到广义Hill估计量
本文主要讨论
$ \hat{\gamma}_n(k, r)$ 的位置不变估计量[9-11],参照文献[12]中的方法,其对应的位置不变估计量的形式为本文在二阶条件[13]下证明其渐近性质.
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在下文中,设F∈D(Gγ),γ>0,假设存在一个函数A(t)>0,有如下二阶条件成立
由条件(2)可得
其中,对任意的中间序列k,满足
定理1 若对γ>0有二阶条件(7)成立,且当
$n \rightarrow \infty $ 时,中间序列k满足条件(9),则对γr < 1,有定理2 假设二阶条件(7)成立,当
$n \rightarrow \infty $ ,中间序列k0和k满足$k \rightarrow \infty, k_0 \rightarrow \infty \text {, 且 } \frac{k_0}{k} \rightarrow 0 $ ,则对$r <\frac{1}{2 \gamma} $ ,渐近分布表达式为其中
此外,当
$n \rightarrow \infty $ 时,如果存在$ \lambda_1 \in \mathbb{R}, \lambda_2 \in \mathbb{R}$ 使得$\sqrt{k_0}\left(\frac{k_0}{k}\right)^\gamma \rightarrow \lambda_1, \quad \sqrt{k_0} A\left(\frac{n}{k}\right) \rightarrow \lambda_2 $ ,那么有定理3 假设二阶条件(7)成立,A(t)~ctρ,其中ρ < 0,c≠0,令
中间序列
$ k_0^{\text {opt }}$ 是使得$ AMSE\left(\hat{\gamma}_n\left(k_0, k, r\right)\right)$ 最小的k0:(ⅰ) 如果
$ \gamma \leqslant-\rho \text {, 则 } k_0^{\mathrm{opt}}=k_0^{(1)}$ ;(ⅱ) 如果γ≥-ρ,
(a) 若
$ k \ll n^{-\rho(2 \gamma+1) /(\gamma(-2 \rho+1))} \text {, 则 } k_o^{\mathrm{opt}}=k_0^{(1)}$ ;(b)
$ k \gg n^{-\rho(2 \gamma+1) /(\gamma(-2 \rho+1))}$ ,若c < 0, 则$k_0^{\mathrm{opt}}=k_0^{(3)} $ ,若c>0, 则$k^{\mathrm{opt}}=k_0^{(2)} $ ;(c) 若
$ k \sim D n^{-\rho(2 \gamma+1) /(\gamma(-2 \rho+1))}, D \neq 0$ ,那么$k_0^{\text {opt }} \sim D_1 n^{\frac{-2 \rho}{-2 \rho+1}}, D_1 \equiv D_1(\gamma, \rho, r, c, D) $ 满足其中
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设{Yn,n≥1}是分布函数为
$ F_Y(y)=1-\frac{1}{y}$ ,y≥1的独立同分布的随机变量序列,Y1,n≤…≤Yn,n为Y1,…,Yn的顺序统计量,对于任意中间序列k,由于$ \left\{X_i\right\}_{i=1}^n \stackrel{d}{=}\left\{U\left(Y_i\right)\right\}_{i=1}^n \text { 且 } \frac{n}{k} Y_{n-k, n} \stackrel{p}{\rightarrow} 1, $ ,由Renyi’s表达式[14]可得此外,对于序列{Yn,n≥1},有
定理1的证明
最后一步由大数定律可得. 又因为
所以,
其中
$ r <\frac{1}{\gamma}$ .定理2的证明 首先定义
利用泰勒展式,有
成立. 因此可得
由此可得
那么
这就得到
$ \hat{\gamma}_n\left(k_0, k, r\right)$ 的渐近分布表达式,由此可得$ \hat{\gamma}_n\left(k_0, k, r\right)$ 的渐近正态性(14). 证毕.定理3的证明 类似文献[15]中的定理2.3可得.