Lambert-F univariate distributions for asymmetrical data

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Iriarte Salinas, Yuri Antonio
Orientador(a): Andrade Filho, Mario de Castro lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa Interinstitucional de Pós-Graduação em Estatística - PIPGEs
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/15596
Resumo: In this dissertation, we propose new univariate continuous distributions for modeling asymmetrical data. Initially, starting from a non-linear parametric transformation of an uniform random variable, we propose a new asymmetric one-parameter distribution that extends the uniform distribution, the so-called Lambert-uniform distribution. The transformation is expressed analytically in terms of the principal branch of the Lambert W function in such a way that the inverse transformation is expressed in terms of an exponential function. Consequently, the density function of the Lambert-uniform distribution has a simple closed form and exhibits increasing or decreasing monotonic behavior. Subsequently, based on the Lambert-uniform distribution, we propose a new distribution generator that allows adding one shape parameter to an arbitrary baseline distribution. The added parameter allows a variety of shapes for the density function of the resulting distribution, leading to an expansion of the skewness and kurtosis ranges of the baseline distribution. We observe that the parameter induced by the generator acts as a skewness parameter when the baseline distribution is symmetric. On the other hand, when the baseline distribution has positive support, we observe that the hazard rate function of the resulting distribution corresponds to a modification in the early times of the hazard rate function of the baseline distribution. This is exemplified through the study of four special cases obtained by considering the generalized-bimodal, slash, exponential and Rayleigh distributions as baseline distributions. We discuss the parameter estimation via the maximum likelihood method and evaluate the behavior of the estimators through simulation experiments. Finally, we consider some application examples that illustrate the usefulness of the proposed distributions in different real settings.
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The transformation is expressed analytically in terms of the principal branch of the Lambert W function in such a way that the inverse transformation is expressed in terms of an exponential function. Consequently, the density function of the Lambert-uniform distribution has a simple closed form and exhibits increasing or decreasing monotonic behavior. Subsequently, based on the Lambert-uniform distribution, we propose a new distribution generator that allows adding one shape parameter to an arbitrary baseline distribution. The added parameter allows a variety of shapes for the density function of the resulting distribution, leading to an expansion of the skewness and kurtosis ranges of the baseline distribution. We observe that the parameter induced by the generator acts as a skewness parameter when the baseline distribution is symmetric. On the other hand, when the baseline distribution has positive support, we observe that the hazard rate function of the resulting distribution corresponds to a modification in the early times of the hazard rate function of the baseline distribution. This is exemplified through the study of four special cases obtained by considering the generalized-bimodal, slash, exponential and Rayleigh distributions as baseline distributions. We discuss the parameter estimation via the maximum likelihood method and evaluate the behavior of the estimators through simulation experiments. Finally, we consider some application examples that illustrate the usefulness of the proposed distributions in different real settings.Nesta tese, propomos novas distribuições contínuas univariadas para modelar dados assimétricos. Inicialmente, partindo de uma transformação paramétrica não linear de uma variável aleatória uniforme, propomos uma nova distribuição assimétrica de um parâmetro que estende a distribuição uniforme, a chamada distribuição Lambert-uniforme. A transformação é expressa analiticamente em termos do ramo principal da função Lambert W de tal forma que a transformação inversa é expressa em termos de uma função exponencial. Conseqüentemente, a função densidade da distribuição Lambert-uniforme tem uma forma fechada simples e exibe um comportamento monótono crescente ou decrescente. Posteriormente, com base na distribuição Lambert-uniforme, propomos um novo gerador de distribuição que permite adicionar um parâmetro de forma a uma distribuição de referência arbitrária. O parâmetro adicionado permite uma variedade de formas para a função de densidade da distribuição resultante, levando a uma expansão dos intervalos de assimetria e curtose da distribuição de referência. Observamos que o parâmetro induzido pelo gerador atua como parâmetro de assimetria quando a distribuição de referência é simétrica. Por outro lado, quando a distribuição de referência tem suporte positivo, observamos que a função taxa de risco da distribuição resultante corresponde a uma modificação nos tempos iniciais da função taxa de risco da distribuição de referência. Isso é exemplificado através do estudo de quatro casos especiais obtidos considerando as distribuições bimodal generalizada, slash, exponencial e Rayleigh como distribuições de referência. Discutimos a estimação de parâmetros pelo método de máxima verossimilhança e avaliamos o comportamento dos estimadores por meio de experimentos de simulação. Finalmente, consideramos alguns exemplos de aplicação que ilustram a utilidade das distribuições propostas em diferentes ambientes reais.OutraCONICYT PAI/INDUSTRIA 79090016, ChileengUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma Interinstitucional de Pós-Graduação em Estatística - PIPGEsUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessDistribuição de referênciaEstimador de máxima verossimilhançaFunção densidade de probabilidadeFunção de taxa de riscoFunção Lambert WGerador de distribuiçãoParâmetro de formaBaseline distributionProbability density functionDistribution generatorHazard rate functionLambert W functionMaximum likelihood estimatorShape parameterCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA::ESTATISTICA::ANALISE DE DADOSCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA::ESTATISTICA::INFERENCIA PARAMETRICALambert-F univariate distributions for asymmetrical dataDistribuições univariadas de Lambert-F para dados assimétricosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis6000b059848-1fa8-41fb-964e-7cdcf2c26f85reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/4499dd1d-25cf-45b9-9a21-1c2bbcb4e72a/downloade39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53falseAnonymousREADORIGINALTese - versão final.pdfTese - versão final.pdfArtículo principalapplication/pdf874658https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/2882dda2-e143-4a81-906f-dc90585806e8/downloadba0cfde9c0a7aa61cce8fab8163b547dMD51trueAnonymousREADcomprovante UFSCar.pdfcomprovante UFSCar.pdfCarta-comprovanteapplication/pdf16876https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/f1aafeae-effd-42d4-b5f0-a7a884e7b6e9/download49c63c45df43bdf47868b91fda44765dMD52falseTEXTTese - versão final.pdf.txtTese - versão final.pdf.txtExtracted texttext/plain175563https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/fc540c2b-242d-48b0-9b2d-e197e5c71c8b/download202b23c321a3b314c5641e39f9894e56MD54falseAnonymousREADcomprovante UFSCar.pdf.txtcomprovante UFSCar.pdf.txtExtracted texttext/plain1https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/7b21ad4b-b03f-4b07-91c0-c88fc269d8f2/download68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940MD56falseTHUMBNAILTese - versão final.pdf.jpgTese - versão final.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg15183https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/7eb26084-e736-426a-a0e8-4ec894da8e34/downloadccada42a5f8f60e40c2a912ae06fc9aaMD55falseAnonymousREADcomprovante UFSCar.pdf.jpgcomprovante UFSCar.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg8879https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/5dbea643-2c5d-4c31-83f5-e51d9469ed6e/download31c23b29fd0141609090060bdf940b2aMD57false20.500.14289/155962025-02-05 20:51:06.749http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/15596https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T23:51:06Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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description In this dissertation, we propose new univariate continuous distributions for modeling asymmetrical data. Initially, starting from a non-linear parametric transformation of an uniform random variable, we propose a new asymmetric one-parameter distribution that extends the uniform distribution, the so-called Lambert-uniform distribution. The transformation is expressed analytically in terms of the principal branch of the Lambert W function in such a way that the inverse transformation is expressed in terms of an exponential function. Consequently, the density function of the Lambert-uniform distribution has a simple closed form and exhibits increasing or decreasing monotonic behavior. Subsequently, based on the Lambert-uniform distribution, we propose a new distribution generator that allows adding one shape parameter to an arbitrary baseline distribution. The added parameter allows a variety of shapes for the density function of the resulting distribution, leading to an expansion of the skewness and kurtosis ranges of the baseline distribution. We observe that the parameter induced by the generator acts as a skewness parameter when the baseline distribution is symmetric. On the other hand, when the baseline distribution has positive support, we observe that the hazard rate function of the resulting distribution corresponds to a modification in the early times of the hazard rate function of the baseline distribution. This is exemplified through the study of four special cases obtained by considering the generalized-bimodal, slash, exponential and Rayleigh distributions as baseline distributions. We discuss the parameter estimation via the maximum likelihood method and evaluate the behavior of the estimators through simulation experiments. Finally, we consider some application examples that illustrate the usefulness of the proposed distributions in different real settings.
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