위그너 반원 분포

Wigner semicircle distribution
위그너 반원
확률밀도함수
Plot of the Wigner semicircle PDF
누적분포함수
Plot of the Wigner semicircle CDF
매개변수 > 반지름(실제)
지원
PDF
CDF
x의 경우
평균
중앙값
모드
분산
왜도
엑스트라 쿠르토시스
엔트로피
MGF
CF

물리학자인 유진 위그너의 이름을 딴 위그너 반고리 분포확률밀도함수 f가 (0, 0)를 중심으로 한 스케일 반고리(즉, 반엘리프)인 [-R, R]에 대한 확률 분포다.

-R ≤ xR의 경우, f(x) = x > R의 경우 0.

또한 스케일 베타 분포로, Y가 매개변수 α = β = 3/2로 베타 분산된 경우, X = 2RYR은 위그너 반원 분포를 가진다.

분포는 행렬의 크기가 무한대에 근접함에 따라 많은 랜덤 대칭 행렬고유값의 제한 분포로 발생한다. 고유값 사이의 간격 분포는 유사하게 이름이 붙여진 위그너 추측에 의해 설명된다.

일반 속성

두 번째 종류의 체비셰프 다항식은 위그너 반원 분포와 관련된 직교 다항식이다.

양의 정수 n의 경우 이 분포의 2n번째 모멘트는

여기서 X는 이 분포를 갖는 임의의 변수와 Cn 카탈로니아 n번째 숫자

따라서 R = 2. (대칭 때문에 모든 홀수 순서가 0인 경우) 순간은 카탈로니아 숫자임.

대체 = cos ( 모멘트 생성 함수에 대한 정의 방정식으로 만들면 다음과 같은 것을 알 수 있다.

다음을 산출하기 위해 해결할 수 있다(아브라모위츠 및 스테건 §9.6.18 참조).

여기서 ( ) (는) 수정된 Besel 함수다. 마찬가지로 특성 함수는 다음과 같이 주어진다.[1][2][3]

여기서 ( ) (는) 베셀 함수다. (Abramowitz 및 Stegun §9.1.20 참조) ( {\\cos이(가) 0이라는 점에 유의하십시오.)

근접하는 R {\의 한계에서 위그너 반원 분포는 디락 델타 함수가 된다.

자유 확률과의 관계

자유확률론에서 위그너의 반원 분포의 역할은 고전적 확률론에서 정상 분포의 역할과 유사하다. 즉, 자유확률론에서 적출물의 역할은 "자유적 적출물"에 의해 점유되는데, 보통 적출물 이론에서 유한한 집합의 모든 칸막이의 역할이 유한 집합의 모든 비교차적 칸막이의 집합으로 대체되는 것은 단순히 보통 적출물과 관련된 것이다. 확률 분포의 2 이상의 누적치가 정규 분포를 따르는 경우에만 0이듯이, 또한 분포가 위그너의 반원 분포인 경우에만 확률 분포의 2 이상의 자유 누적치가 모두 0이 된다.





관련 분포


위그너(구형) 포물선 분포

위그너 포물선
매개변수 > 반지름(실제)
지원
PDF
CDF
MGF
CF

(0, 0)을 중심으로 한 반지름 R의 [-R, R] 구간에서 지원되는 포물선 확률[citation needed] 분포:

-R ≤ xR의 경우, f(x) = x > R의 경우 0.

예. 공동분포는

따라서 구면(모수) 분포의 한계 PDF는 다음과 같다.[4]

( )= 3 ( 1- x 이렇게 R=1이 된다.

구면 분포의 특성 함수는 X, Y, Z의 분포 예상 값의 패턴 곱셈이 된다.

포물선 위그너 분포도 원자 궤도처럼 수소의 단극 모멘트로 간주된다.

위그너 n-sphere 분포

(0, 0)을 중심으로 반경 1의 [-1, 1] 간격에서 지원되는 정규화된 N-sphere 확률 밀도 함수:

,

-1 ≤ x ≤ 1에 대해, 그리고 x > 1인 경우 f(x) = 0에 대해.

예. 공동분포는

따라서 한계 PDF 배포는

such that R=1

누적분포함수(CDF)는

}(2;3/R=1, n >= -1).

PDF의 특성 함수(CF)는 아래와 같이 베타 분포와 관련이 있다.

베셀 함수의 관점에서 이것은

PDF의 순간은

중심적인 순간은

해당 확률 모멘트(평균, 분산, 꼬치, 첨도와 과부하)는 다음과 같다.

특성 함수의 원시 모멘트는 다음과 같다.

균일한 분포를 위해 순간은

따라서 CF(N=1)의 순간은 다음과 같다.

스큐와 쿠르토시스도 베셀 함수의 측면에서 단순화할 수 있다.

엔트로피는 다음과 같이 계산된다.

처음 5분(n=-1 ~ 3) R=1이 다음과 같은 경우

홀수 대칭이 적용된 N-sphere Wigner 분포

홀수 대칭이 있는 한계 PDF 분포는

과 같은 R=1

따라서 CF는 Struve 함수의 관점에서 표현된다.

"스트루브 기능은 무한 배플에 장착된 강체-피스톤 라디에이터의 문제에서 발생하며, 이 라디에이터에는 다음과 같은 방사선 임피던스가 있다."

예제(정규화된 수신 신호 강도): 2차 항

표준화된 수신 신호 강도는 다음과 같이 정의된다.

표준 2차 항 사용

따라서 짝수 분포의 경우 NRSS를 확장하여 x = 1 및 y = 0을 얻음

수신된 신호 강도의 특성 함수의 확장된 형태는

참고 항목

참조

  1. ^ Buchanan, Kristopher; Flores, Carlos; Wheeland, Sara; Jensen, Jeffrey; Grayson, David; Huff, Gregory (2017). "Transmit beamforming for radar applications using circularly tapered random arrays". 2017 IEEE Radar Conference (Radar Conf). pp. 0112–0117. doi:10.1109/RADAR.2017.7944181. ISBN 978-1-4673-8823-8. S2CID 38429370.
  2. ^ Ryan, Buchanan (29 May 2014). "Theory and Applications of Aperiodic (Random) Phased Arrays". {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  3. ^ Overturf, Drew; Buchanan, Kristopher; Jensen, Jeffrey; Wheeland, Sara; Huff, Gregory (2017). "Investigation of beamforming patterns from volumetrically distributed phased arrays". MILCOM 2017 - 2017 IEEE Military Communications Conference (MILCOM). pp. 817–822. doi:10.1109/MILCOM.2017.8170756. ISBN 978-1-5386-0595-0. S2CID 11591305. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8170756/
  4. ^ a b c Buchanan, K.; Huff, G. H. (July 2011). "A comparison of geometrically bound random arrays in euclidean space". 2011 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation (APSURSI): 2008–2011. doi:10.1109/APS.2011.5996900. ISBN 978-1-4244-9563-4. S2CID 10446533.
  5. ^ Thomas M. Cover (1963). "Antenna patern distribution from random array" (PDF) (MEMORANDUM RM-3502--PR). Santa Monica: The RAND Corporation.
  6. ^ W., Weisstein, Eric. "Struve Function". mathworld.wolfram.com. Retrieved 2017-07-28.
  7. ^ "Advanced Beamforming for Distributed and Multi-Beam Networks" (PDF).
  • 밀턴 아브라모위츠와 아이린 A. 스테건, 에드. 공식, 그래프 및 수학 표를 포함한 수학 함수 핸드북. 뉴욕: 도버, 1972.

외부 링크