Generación de variables aleatorias Continuas 1.- Método transformación Inversa: Proposición: Sea U una variable aleatoria uniforme en (0,1). Para cualquier función de distribución continua F, invertible, la variable aleatoria X se definida como X=F -1 (U) tiene distribución F. [F -1 se define como el valor de x tal que F(x) = u.] Demostración Sea F x denota la función de distribución de X = F -1 (U) . Entonces Ahora, como F es una función de distribución, se tiene que F(x) es una función monótona creciente de x y por lo tanto la desigualdad "a≤ b" es equivalente a la desigualdad “F(a) ≤ F(b)". Así, de la ecuación (1), vemos que ……(1)
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Generación de variables aleatorias Continuas 1.- Método transformación Inversa:
Proposición:
Sea U una variable aleatoria uniforme en (0,1). Para cualquier función de distribución continua F, invertible, la variable aleatoria X se definida como
X=F-1(U)
tiene distribución F. [F-1 se define como el valor de x tal que F(x) = u.]
Demostración
Sea Fx denota la función de distribución de X = F-1(U) . Entonces
Ahora, como F es una función de distribución, se tiene que F(x) es una función
monótona creciente de x y por lo tanto la desigualdad "a≤ b" es equivalente a la
desigualdad “F(a) ≤ F(b)". Así, de la ecuación (1), vemos que
……(1)
La proposición anterior muestra entonces que para generar una variable aleatoria
X a partir de la función de distribución continua F, generamos un número aleatorio
U y hacemos entonces X = F-1(U).
Se propone el siguiente algoritmo para esta técnica:
Poso 1 Generar n valores ui ~U(0,1)
Paso 2 Regresar xi=F-1(ui)
También puede usar el siguiente algoritmo
Paso 1 Obtener una expresión para la función de distribución inversa F−1(U).
Paso 2 Genera un número uniforme U.
Paso 3 Entrega la variable aleatoria X deseada, usando X = F−1(U).
Ejemplo 1
Queremos generar una variable aleatoria X con función de distribución
F(x)=xn , 0<x<1
Solución:
Si hacemos x = F-1(u), entonces
u = F(x) = xn, o, en forma equivalente, x = u1/n
Por lo tanto, para generar dicha variable aleatoria X generamos un número
aleatorio U y luego hacemos X = U1/n.
a.- Simulación en R-project
b.- Simulación en Excel
u<-runif(30)
x<-u^(1/30)
x
inv1<-function(n){u<-runif(n);x<-u^(1/n);x}
Ejemplo 2
Distribución exponencial
La media de la distribución es , y su varianza 1/ 2.
Distribución exponencial
La función de distribución acumulada para una variable aleatoria exponencial
con parámetro λ está dada por
Solución
Haciendo
podemos resolver para encontrar x como sigue
a.- Simulación en R-project
b.- Simulación en Excel
u<-runif(30)
Notando que la cantidad 1− u también se distribuye uniformemente en el intervalo
(0, 1), podemos generar una variable aleatoria exponencial con parámetro λ