المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
تخزين البطاطس
2024-11-28
العيوب الفسيولوجية التي تصيب البطاطس
2024-11-28
العوامل الجوية المناسبة لزراعة البطاطس
2024-11-28
السيادة القمية Apical Dominance في البطاطس
2024-11-28
مناخ المرتفعات Height Climate
2024-11-28
التربة المناسبة لزراعة البطاطس Solanum tuberosum
2024-11-28

ذم الرياء والكذب في المآتم الحسينية
3-04-2015
جزيرة سيبو
23-5-2018
Compounds Composed of Two Elements
5-7-2020
عمر بن الوردي
27-1-2016
الحظائر الهولندية
16-5-2016
أدوات قياس البنى النانوية
2023-03-23

Chi-Squared Distribution  
  
2893   02:18 صباحاً   date: 4-4-2021
Author : Abramowitz, M. and Stegun, I. A
Book or Source : Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover
Page and Part : ...


Read More
Date: 10-2-2021 1236
Date: 16-2-2021 1226
Date: 23-4-2021 1428

Chi-Squared Distribution

If Y_i have normal independent distributions with mean 0 and variance 1, then

 chi^2=sum_(i=1)^rY_i^2

(1)

is distributed as chi^2 with r degrees of freedom. This makes a chi^2 distribution a gamma distribution with theta=2 and alpha=r/2, where r is the number of degrees of freedom.

More generally, if chi_i^2 are independently distributed according to a chi^2 distribution with r_1r_2, ..., r_k degrees of freedom, then

 sum_(j=1)^kchi_j^2

(2)

is distributed according to chi^2 with r=sum_(j=1)^(k)r_j degrees of freedom.

ChiSquaredChiSquarePlots

The probability density function for the chi^2 distribution with r degrees of freedom is given by

 P_r(x)=(x^(r/2-1)e^(-x/2))/(Gamma(1/2r)2^(r/2))

(3)

for x in [0,infty), where Gamma(x) is a gamma function. The cumulative distribution function is then

D_r(chi^2) = int_0^(chi^2)(t^(r/2-1)e^(-t/2)dt)/(Gamma(1/2r)2^(r/2))

(4)

= 1-(Gamma(1/2r,1/2chi^2))/(Gamma(1/2r))

(5)

= (gamma(1/2r,1/2chi^2))/(Gamma(1/2r))

(6)

= P(1/2r,1/2chi^2),

(7)

where gamma(a,x) is an incomplete gamma function and P(a,z) is a regularized gamma function.

The chi-squared distribution is implemented in the Wolfram Language as ChiSquareDistribution[n].

For r<=2P_r(x) is monotonic decreasing, but for r>=3, it has a maximum at

 x=r-2,

(8)

where

 (dP_r)/(dx)=((r-x-2)x^((r-4)/2))/(2^(1+r/2)e^(x/2)Gamma(1/2r))=0.

(9)

The nth raw moment for a distribution with r degrees of freedom is

= 2^n(Gamma(n+1/2r))/(Gamma(1/2r))

(10)

= r(r+2)...(r+2n-2),

(11)

giving the first few as

= r

(12)

= r(r+2)

(13)

= r(r+2)(r+4)

(14)

= r(r+2)(r+4)(r+6).

(15)

The nth central moment is given by

 mu_n=2^nU(-n,1-n-1/2r,-1/2r),

(16)

where U(a,b,x) is a confluent hypergeometric function of the second kind, giving the first few as

mu_2 = 2r

(17)

mu_3 = 8r

(18)

mu_4 = 12r(r+4)

(19)

mu_5 = 32r(12+5r).

(20)

The cumulants can be found via the characteristic function

phi(t) = int_0^infty(2^(-r/2)e^(-x/2)x^((r-2)/2))/(Gamma(1/2r))dx

(21)

= (1-2it)^(-r/2).

(22)

Taking the natural logarithm of both sides gives

 lnphi=-1/2rln(1-2it).

(23)

But this is simply a Mercator series

 ln(1-x)=-sum_(n=1)^infty(x^n)/n

(24)

with x=2it, so from the definition of cumulants, it follows that

 sum_(n=0)^inftykappa_n((it)^n)/(n!)=1/2rsum_(n=1)^infty((2it)^n)/n,

(25)

giving the result

 kappa_n=2^(n-1)(n-1)!r.

(26)

The first few are therefore

kappa_1 = r

(27)

kappa_2 = 2r

(28)

kappa_3 = 8r

(29)

kappa_4 = 48r.

(30)

The moment-generating function of the chi^2 distribution is

M(t) = (1-2t)^(-r/2)

(31)

R(t) = lnM(t)

(32)

= -1/2rln(1-2t)

(33)

= r/(1-2t)

(34)

= (2r)/((1-2t)^2),

(35)

so

mu =

(36)

= r

(37)

sigma^2 =

(38)

= 2r

(39)

gamma_1 = 2sqrt(2/r)

(40)

gamma_2 = (12)/r.

(41)

If the mean is not equal to zero, a more general distribution known as the noncentral chi-squared distribution results. In particular, if X_i are independent variates with a normal distribution having means mu_i and variances sigma_i^2 for i=1, ..., n, then

 1/2chi^2=sum_(i=1)^n((x_i-mu_i)^2)/(2sigma_i^2)

(42)

obeys a gamma distribution with alpha=n/2, i.e.,

 P(y)dy=1/(Gamma(1/2n))e^(-y)y^((n/2)-1)dy.

(43)

where y=chi^2/2.


REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 940-943, 1972.

Beyer, W. H. CRC Standard Mathematical Tables, 28th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, p. 535, 1987.

Kenney, J. F. and Keeping, E. S. "The Chi-Square Distribution." §5.3 in Mathematics of Statistics, Pt. 2, 2nd ed. Princeton, NJ: Van Nostrand, pp. 98-100, 1951.

Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; and Vetterling, W. T. "Incomplete Gamma Function, Error Function, Chi-Square Probability Function, Cumulative Poisson Function." §6.2 in Numerical Recipes in FORTRAN: The Art of Scientific Computing, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 209-214, 1992.

Spiegel, M. R. Theory and Problems of Probability and Statistics. New York: McGraw-Hill, pp. 115-116, 1992.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.