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对数正态分布


LogNormalDistribution

一种连续分布,其中变量的对数服从正态分布。它是吉布拉特分布的一般情况,当 S=1M=0 时,对数正态分布会简化为吉布拉特分布。如果变量是大量独立同分布变量的乘积,就会得到对数正态分布,这与变量是大量独立同分布变量的总和时得到正态分布的方式相同。

对数正态分布的概率密度函数和累积分布函数为

P(x)=1/(Ssqrt(2pi)x)e^(-(lnx-M)^2/(2S^2))
(1)
D(x)=1/2[1+erf((lnx-M)/(Ssqrt(2)))],
(2)

其中 erf(x)误差函数

它在 Wolfram 语言中实现为LogNormalDistribution[mu, sigma].

此分布是归一化的,因为令 y=lnx 得到 dy=dx/xx=e^y,所以

 int_0^inftyP(x)dx=1/(Ssqrt(2pi))int_(-infty)^inftye^(-(y-M)^2/2S^2)dy=1.
(3)

原始矩为

mu_1^'=e^(M+S^2/2)
(4)
mu_2^'=e^(2(M+S^2))
(5)
mu_3^'=e^(3M+9S^2/2)
(6)
mu_4^'=e^(4M+8S^2),
(7)

中心矩为

mu_2=e^(2M+S^2)(e^(S^2)-1)
(8)
mu_3=e^(3M+3S^2/2)(e^(S^2)-1)^2(e^(S^2)+2)
(9)
mu_4=e^(4M+2S^2)(e^(S^2)-1)^2(e^(4S^2)+2e^(3S^2)+3e^(2S^2)-3).
(10)

因此,均值、方差偏度峰度超额由下式给出

mu=e^(M+S^2/2)
(11)
sigma^2=e^(S^2+2M)(e^(S^2)-1)
(12)
gamma_1=sqrt(e^(S^2)-1)(2+e^(S^2))
(13)
gamma_2=e^(4S^2)+2e^(3S^2)+3e^(2S^2)-6.
(14)

这些可以通过直接积分找到

mu=1/(Ssqrt(2pi))int_0^inftye^(-(lnx-M)^2/(2S^2))dx
(15)
=1/(Ssqrt(2pi))int_(-infty)^inftye^(-(y-M)^2/(2S^2))e^ydy
(16)
=e^(M+S^2/2),
(17)

sigma^2 的情况类似。

具有近似对数正态分布的变量示例包括照相乳剂中银颗粒的大小、消毒剂中细菌的存活时间、人类的体重和血压,以及乔治·伯纳德·肖在句子中写的单词数。


另请参阅

对数级数分布, 对数分布, 韦布尔分布

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参考文献

Aitchison, J. and Brown, J. A. C. 对数正态分布,特别参考其在经济学中的应用。 New York: Cambridge University Press, 1957.Balakrishnan, N. and Chen, W. W. S. 来自对数正态分布的顺序统计量表格手册及其应用。 Amsterdam, Netherlands: Kluwer, 1999.Crow, E. L. and Shimizu, K. (Ed.). 对数正态分布:理论与应用。 New York: Dekker, 1988.Kenney, J. F. and Keeping, E. S. 统计数学,第 2 部分,第二版。 Princeton, NJ: Van Nostrand, p. 123, 1951.

在 Wolfram|Alpha 上被引用

对数正态分布

请这样引用

Weisstein, Eric W. "对数正态分布。" 来自 MathWorld--Wolfram 网络资源。 https://mathworld.net.cn/LogNormalDistribution.html

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