Archimedean copula刻画的尺度比例失效率模型的极小次序统计量的随机序
Stochastic Ordering of Sample Minima from Scale Proportional Hazards Random Variables Under Archimedean Copula Dependence
Received: 2020-02-6
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In this paper, we discuss stochastic comparisons of the smallest order statistics arising from two sets of dependent scale proportional hazards random variables with respect to multivariate chain majorization. When a scale proportional hazards model with possibly different frailty and scale parameters has its matrix of parameters changing to another matrix of parameters in a certain mathematical sense, we study the first sample minimum is less than the second minimum with respect to the usual stochastic order, based on certain conditions. Some examples are also presented for illustrating the results established here.
Keywords:
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方龙祥, NarayanaswamyBalakrishnan, 黄文玉.
Fang Longxiang, Narayanaswamy Balakrishnan, Huang Wenyu.
1 引言
样本极值在经济学、环境科学、气候学、水文学、精算学和拍卖理论等领域有着重要的应用. 令
随机变量
本文的组织结构如下: 第2节简要给出相关的预备知识, 如普通随机序, 多元链式优化序, Archimedean copula的定义. 第3节, 在多元链式优化序下, 给出了两组来自于不同相依尺度比例失效率分布的最小次序统计量的普通随机序比较的一些充分条件. 同时也给出了一些数值例子来说明得到的结果的正确性. 最后, 第4节给出了本文的总结.
2 预备知识
定义2.1 随机变量
一个方阵
接下来, 我们给出向量优化序和多元链式优化序的定义.
定义2.2 令
定义2.3 令
(ⅰ)
(ⅱ)
由上面的定义可得
令
定理2.4 一个可微函数
当且仅当
ⅰ)
ⅱ)
注2.5 定理2.4的证明类似于文献[1]的定理2的证明, 为了简洁, 这里忽略其证明过程.
Archimedean copula是一种常见的刻画相依性的工具. 设
被称为是一个具有生成子
引理2.6[12] 对于两个
3 主要结论
在本节, 我们考虑来自于不同相依结构的尺度比例失效率分布的两组样本最小次序统计量的普通随机序. 下面的定理表明, 若一个尺度比例失效率分布的参数构成的矩阵链式优化另一个比例失效率分布的参数构成的矩阵, 则基于某些充分条件, 来自于第一个分布的样本最小次序统计量在普通随机序下小于来自于第二个分布的样本最小次序统计量.
定理3.1 令
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
则, 对于
证 对
由于
于是, 为了证明
当
很容易看出
假设
对于固定的
这里
首先, 注意到
结合(3.1), (3.3)和(3.4)式, 可以得到
其次,
结合(3.2), (3.5)和(3.6)式, 可以得到
因此,
注3.2 (1) 定理3.1的两个条件"
(ⅰ) Clayton copula, 其生成子
(ⅱ) Gumbel-Hougaard copula, 其生成子
(ⅲ) Ali-Mikhail-Haq copula, 其生成子
(2) 由定义2.3, 当
下面的反例表明, 当两个参数矩阵不属于
例3.3 令基本生成函数
考虑如下的
(ⅰ) 令
(ⅱ) 令
我们注意到
下面的例子说明定理3.1结论的正确性.
例3.4 令基本生成函数
令
图 1中给出了
图 1
图 1
下面的推论, 是定理3.1的特殊情形, 给出了一组来自于具有Archimedean copula相依结构的尺度比例失效率分布的样本最小次序统计量的分布函数下界.
推论3.5 令
证 显然,
最后, 我们将定理3.1的结论延拓到
定理3.6 令
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
假设
证 对
由于
于是, 为了证明
当
首先, 根据
令
由于
结合以上观察, 以及定理3.1的证明, 我们可得
也即
因此
其中, 第三步不等号是利用(3.8)式可得, 第四步等号是利用(3.7)式可得, 定理得证.
由于有限个具有相同结构的
定理3.7 令
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
假设
若
定理3.8 令
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
假设
证 令
令
结合定理3.6的结论, 可得
4 总结
在多元链式优化序下, 该文研究了两组来自于不同相依尺度比例失效率分布的最小次序统计量的随机比较. 作为对偶, 随机变量
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