KARAKTERISTIK FUNGSI DISTRIBUSI FOUR PARAMETER
Vol 2, No.1 Januari 2016
KARAKTERISTIK FUNGSI DISTRIBUSI FOUR-PARAMETER
1. PENDAHULUAN
parameter yaitu parameter bentuk (p,q), parameter lokasi (µ), dan parameter skala (
Fungsi karakteristik adalah salah satu jenis transformasi yang sering digunakan pada teori peluang dan statistika. Fungsi karakteristik dapat digunakan untuk menentukan fungsi distribusi dari suatu peubah acak yang dikenal sebagai teorema inversi fungsi
diantaranya yaitu: McDonald dan Newey (1988), Boyer dkk (2003), Chan dkk (2007), Lee dkk (2012).
four-parameter generalized t
fungsi beta. Sudah banyak peneliti yang membahas tentang distribusi
σ) serta B sebagai
Diterbitkan Oleh: http://ejournal.stkipmpringsewu-lpg.ac.id/index.php/edumath
GENERALIZED-t
Rahman Cahyadi 1 , Warsono 2 , Mustofa Usman 3 , Dian Kurniasari 4 1 Pendidikan Matematika, STKIP Muhammadiyah Pringsewubentuk perumuman dari distribusi t dengan menambahkan lagi parameter yang lain. Distribusi four-parameter
parameter generalized t merupakan
dari keluarga distribusi peluang kontinu yang penurunannya berdasarkan distribusi normal baku dan distribusi khi-kuadrat. Distribusi four-
Distribusi t merupakan salah satu
Keywords: four-parameter generalized t distribution, characteristic function, graph simulation
This research is about the characteristic function of four-parameter generalized t
distribution. Four-parameter generalized t distribution has four parameters which
are µ as a location parameter, σ as a scale parameter, p and q as a shape
parameter, and B as a function of beta. The characteristic function are retrieved
from the expectation of itx e , where i as a imaginary number. Then, the characteristicfunction of four-parameter generalized t distribution was able to be determined by
using definition and trigonometric expansions. Based on those two methods this
study got the same results and then will be continued proving the fundamental
properties of the characteristic function of four-parameter generalized t distribution.
Furthermore, it needs graph simulation on a characteristic function of four-
parameter generalized t distribution. Graph simulation result on the characteristic
function of four- parameter generalized t distribution was formed a closed curve
(circle) are smooth.
Abstract
generalized t memiliki empat Diterbitkan Oleh: http://ejournal.stkipmpringsewu-lpg.ac.id/index.php/edumath karakteristik. Teorema inversi fungsi karakteristik merupakan salah satu sifat yang menjadi ciri khas fungsi karakteristik. Fungsi karakteristik juga memiliki sifat-sifat dasar. Namun demikian, sejauh penelusuran yang telah penulis lakukan bahwa belum ditemukan penjelasan tentang fungsi karakteristik khususnya fungsi karakteristik distribusi four-parameter generalized t .
Pada penelitian ini, penulis akan membahas lebih dalam mengenai fungsi karakteristik, dan pembuktian sifat-sifat dasar fungsi karakteristik dari distribusi four-parameter
μ ∈ R adalah parameter lokasi
,
Generalized t Suatu peubah acak X dikatakan memiliki distribusi generalized t , dengan parameter
1) Distribusi Four-Parameter
2. PEMBAHASAN
generalized t ”.
latar belakang yang telah diuraikan dalam penelitian ini akan dibahas kajian tentang “Fungsi Karakteristik dari Distribusi four-parameter
parameter generalized t . Berdasarkan
Fungsi karakteristik dari distribusi four-parameter generalized t dapat diperoleh dari fungsi pembangkit momen dengan menambahkan i sebagai bagian imaginer dan ekspansi trigonometri. Dalam penelitian ini digunakan dua cara tersebut untuk mencari fungsi karakteristik dari distribusi four-parameter generalized t. Selanjutnya akan dibuktikan sifat-sifat dasar fungsi karakteristik dari distribusi four-parameter generalized t dan melakukan simulasi grafik gambar fungsi kepekatan peluang dan fungsi karakteristik dari distribusi four-
dan q > 0 keduanya parameter bentuk dan B ( . ) Apakah fungsi beta (Chan et al , 2007),
σ > 0 adalah parameter skala , p > 0
,
Dimana
generalized t (1), kemudian akan
x (1)
for
2 , , , ;
1
1 1 ,
1 1
B q p GT q p x
:
q
p p p x q q pdilanjutkan dengan melakukan simulasi grafik fungsi kepekatan peluang dan fungsi karakteristik dari distribusi four-parameter generalized t dengan software MATLAB R2010b. Menurut McDonald dan Newey (1988) distribusi generalized t memiliki fungsi kepekatan peluang berbentuk
, p dan q , dan jika dan hanya jika fungsi kepekatan peluang dari X adalah
σ
Gambar 2. Grafik Fungsi kepekatan peluang distribusi four-parameter generalized t dengan p=1, q=(1,2,3,4), σ=(50,75,100,125), µ=0
parameter generalized t
dengan menggunakan software MATLAB
R2010b.
(1) Simulasi grafik fungsi kepekatan peluang dari distribusi four-
parameter generalized t dengan
nilai p tetap, q meningkat,
σ
meningkat, µ tetap
(2) Simulasi grafik fungsi kepekatan peluang dari distribusi four-
Generalized t
parameter generalized t
dengan nilai p tetap, q menurun,
σ
menurun, µ tetap
Gambar 3. Grafik Fungsi kepekatan peluang distribusi four-parameter generalized t dengan p=1, q=(4,3,2,1), σ=(125,100,75,50), µ=0
(3) Simulasi grafik fungsi kepekatan peluang dari distribusi four-
parameter generalized t dengan
nilai p meningkat, q meningkat,
Pada bagian ini akan dibahas mengenai simulasi grafik fungsi kepekatan peluang dari ditribusi four-
Peluang Distribusi Four-Parameter
Diterbitkan Oleh: http://ejournal.stkipmpringsewu-lpg.ac.id/index.php/edumath
1
q
p
p p x q q pB q p GT q p x
1 1
1 1 ,
2 , , , ;
2) Simulasi Grafik Fungsi Kepekatan
for
x
(2) Dimana
μ ∈ R adalah parameter lokasi
,
σ > 0 adalah parameter skala , p > 0
dan q > 0 keduanya parameter bentuk dan B ( . ) Adalah fungsi beta (Chan et al, 2007).
Gambar 1. Grafik Fungsi Kepekatan Peluang dari Distribusi four-parameter generalized t dengan p=1, q=20, σ=100, µ=0
- -200 -150 -100 -50 menurun, µ tetap 50 100 150 200 1 2 3 4 5 6 ) 7 x 10 -3 x f( x PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t -200 -150 -100 -50 50 100 150 200 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 x f( x ) PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t p1=1,q1=1,sigma1=50,µ1=0 p2=1,q2=2,sigma2=75,µ2=0 p3=1,q3=3,sigma3=100,µ3=0 p4=1,q4=4,sigma4=125,µ4=0 -200 -150 -100 -50 50 100 150 200 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 x f( x ) PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t p1=1,q1=4,sigma1=125,µ1=0 p2=1,q2=3,sigma2=100,µ2=0 p3=1,q3=2,sigma3=75,µ3=0 p4=1,q4=1,sigma4=50,µ4=0
- -200 -150 -100 -50 50 100 150 peluang distribusi four-parameter x
- -200 -150 -100 -50 tetap 50 100 150 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 x f( x ) PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t p1=1,q1=1,sigma1=125,µ1=-50 p2=2,q2=1,sigma2=100,µ2=-25 p3=3,q3=1,sigma3=75,µ3=0 p4=4,q4=1,sigma4=50,µ4=25 -200 -150 -100 -50 50 100 150 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 x f( x ) PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t p1=4,q1=1,sigma1=125,µ1=-50 p2=3,q2=1,sigma2=100,µ2=-25 p3=2,q3=1,sigma3=75,µ3=0 p4=1,q4=1,sigma4=50,µ4=25 -200 -150 -100 -50 50 100 150 1 2 3 4 5 6 7 ) 8 x 10 -3 x f( x PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t p1=1,q1=1,sigma1=75,µ1=0 p2=2,q2=2,sigma2=75,µ2=0 p3=3,q3=3,sigma3=75,µ3=0 p4=4,q4=4,sigma4=75,µ4=0 -200 -150 -100 -50 50 100 150 1 2 3 4 5 6 7 ) 8 x 10 -3 x f( x PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t p1=4,q1=4,sigma1=75,µ1=0 p2=3,q2=3,sigma2=75,µ2=0 p3=2,q3=2,sigma3=75,µ3=0 p4=1,q4=1,sigma4=75,µ4=0
0.008 0.012 0.01 p3=3,q3=3,sigma3=75,µ3=0
p2=2,q2=2,sigma2=100,µ2=0 p2=3,q2=2,sigma2=75,µ2=0
p4=4,q4=4,sigma4=50,µ4=0p1=1,q1=1,sigma1=125,µ1=0 p1=4,q1=1,sigma1=50,µ1=0
PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t 0.008 0.007 0.006 0.009 0.01 p4=1,q4=4,sigma4=125,µ4=0 p3=2,q3=3,sigma3=100,µ3=0 f( x ) 0.006 0.002 0.004 ) f( x 0.005 0.001 0.002 0.003 0.004 -200 -150 -100 -50 x 50 100 150 200 -200 -150 -100 -50 x 50 100 150 Gambar 6. Grafik Fungsi kepekatan Gambar 4. Grafik Fungsi kepekatan peluang distribusi four-parameter peluang distribusi four-parameter generalized t dengan p=(4,3,2,1), generalized t dengan p=(1,2,3,4), q=(1,2,3,4), σ=(50,75,100,125), µ=0 q=(1,2,3,4), σ=(125,100,75,50), µ=0.
(4) Simulasi grafik fungsi kepekatan
(6) Simulasi grafik fungsi kepekatan peluang dari distribusi four- peluang dari distribusi four-
parameter generalized t dengan parameter generalized t dengan
nilai p meningkat, q menurun,
σ
nilai p menurun, q menurun,
σ
meningkat, µ tetap 0.008 0.009 0.007 0.01 p2=2,q2=3,sigma2=75,µ2=0 p1=1,q1=4,sigma1=50,µ1=0 p4=4,q4=1,sigma4=125,µ4=0 p2=3,q2=3,sigma2=75,µ2=0 p3=3,q3=2,sigma3=100,µ3=0 PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t 0.012 0.01 p3=2,q3=2,sigma3=100,µ3=0 meningkat, µ tetap p4=1,q4=1,sigma4=125,µ4=0 p1=4,q1=4,sigma1=50,µ1=0 PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t ) f( x 0.004 0.005 0.002 0.006 0.003 f( x ) 0.008 0.006 0.001 -200 -150 -100 -50 x 50 100 150 0.002 0.004
Gambar 5. Grafik Fungsi kepekatan
generalized t dengan p=(1,2,3,4), Gambar 7. Grafik Fungsi kepekatan q=(4,3,2,1), σ=(50,75,100,125), µ=0 peluang distribusi four-parameter generalized t dengan p=(4,3,2,1),
(5) Simulasi grafik fungsi kepekatan
q=(4,3,2,1), σ=(50,75,100,125), µ=0
peluang dari distribusi four- (7)
Simulasi grafik fungsi kepekatan
parameter generalized t dengan
peluang dari distribusi four- nilai p menurun, q meningkat,
σ parameter generalized t dengan
meningkat, µ tetap nilai p meningkat, q tetap,
σ
menurun, µ berbeda Diterbitkan Oleh: http://ejournal.stkipmpringsewu-lpg.ac.id/index.php/edumath
σ tetap, µ
Gambar 10. Grafik Fungsi kepekatan peluang distribusi four-parameter generalized t dengan p=(1,2,3,4), q=(1,2,3,4),
nilai p tetap, q meningkat,
parameter generalized t dengan
(11) Simulasi grafik fungsi kepekatan peluang dari distribusi four-
σ=75, µ=0
Gambar 11. Grafik Fungsi kepekatan peluang distribusi four-parameter generalized t dengan p=(4,3,2,1), q=(4,3,2,1),
tetap, µ tetap
σ
nilai p menurun, q menurun,
parameter generalized t dengan
(10) Simulasi grafik fungsi kepekatan peluang dari distribusi four-
σ=75, µ=0
tetap, µ tetap
Diterbitkan Oleh: http://ejournal.stkipmpringsewu-lpg.ac.id/index.php/edumath
σ
nilai p meningkat, q meningkat,
parameter generalized t dengan
(9) Simulasi grafik fungsi kepekatan peluang dari distribusi four-
Gambar 9. Grafik Fungsi kepekatan peluang distribusi four-parameter generalized t dengan p=(4,3,2,1), q=1, σ=(125,100,75,50), µ=(-50,-25,0,25)
menurun, µ berbeda
σ
nilai p menurun, q tetap,
parameter generalized t dengan
(8) Simulasi grafik fungsi kepekatan peluang dari distribusi four-
Gambar 8. Grafik Fungsi kepekatan peluang distribusi four-parameter generalized t dengan p=(1,2,3,4), q=1, σ=(125,100,75,50), µ=(-50,-25,0,25)
7 x 10 -3 PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t 6 skala dari grafik yang terbentuk. 5 Sedangkan puncak grafik yang f( x ) 4 p2=1,q2=2,sigma2=75,µ2=0 p1=1,q1=1,sigma1=75,µ1=0 terbentuk dipengaruhi oleh meningkat 3 p3=1,q3=3,sigma3=75,µ3=0 p4=1,q4=4,sigma4=75,µ4=0 atau menurun nilai p dan q. Kemudian adalah parameter lokasi sehingga 2 µ 1
dapat di lihat pada gambar bahwa -200 -150 -100 -50 x 50 100 150 grafik selalu simetri pada µ.
Gambar 12. Grafik Fungsi kepekatan peluang distribusi four-parameter
3) Fungsi Karakteristik Distribusi Four-
generalized t dengan p=1, q=(1,2,3,4),
Parameter Generalized t
σ=75, µ=0
(1) Fungsi Karakteristik Distribusi
(12) Simulasi grafik fungsi kepekatan
Four-Parameter Generalized t
peluang dari distribusi
four-
dengan definisi
parameter generalized t dengan
Pada bagian ini akan dijelaskan fungsi nilai p meningkat, q tetap,
σ tetap,
karakteristik distribusi four-parameter µ tetap x 10 -3 PDF Distribusi Four-Parameter Generalized t 7 6
generalized t . Fungsi karakteristik 5
dari distribusi four-parameter ) f( x 4 p1=1,q1=1,sigma1=75,µ1=0 p3=3,q3=1,sigma3=75,µ3=0 p2=2,q2=1,sigma2=75,µ2=0 generalized t dapat diperoleh dari 3 2 p4=4,q4=1,sigma4=75,µ4=0 fungsi pembangkit momen dengan 1 menambahkan i sebagai bagian -200 -150 -100 -50 x 50 100 150 imajiner .
Jika X adalah distribusi peubah acak
Gambar 13. Grafik Fungsi kepekatan
distribusi generalized t dengan
peluang distribusi four-parameter generalized t dengan p=(1,2,3,4), q=1,
parameter
μ∈R dan σ , p , q > 0 , maka σ=75, µ=0
fungsi karakteristik X adalah sebagai Dari gambar grafik fungsi berikut : kepekatan peluang distribusi four- itx itx
t E e e f x dx x parameter generalized t dapat di lihat
bahwa
σ adalah parameter skala, p dan
Oleh karena batas x pada fungsi
q adalah parameter bentuk sehingga
kepekatan peluang distribusi four- semakin menurun nilai
σ maka parameter generalized t adalah
semakin kecil skala dari grafik yang
x ,dan berdasarkan simulasi
terbentuk dan sebaliknya, semakin grafik fungsi kepekatan peluang meningkat nilai
σ maka semakin besar
Diterbitkan Oleh: http://ejournal.stkipmpringsewu-lpg.ac.id/index.php/edumath
p 1 1
1 p p 1 1
distribusi four-parameter generalized itq
p q t e
x t diperoleh grafik plot yang simetri
Jadi fungsi karakteristik dari distribusi pada µ, maka berdasarkan teorema
four-parameter generalized t adalah
simetri berlaku: t E e e E e e . t itx it it ( x ) it it ( x ) x x
t 2 e f x dx x 1
1 p
p 1
1 it it p it p
it ( x ) p
e . e e 2 e 1 dx q i p p p
1 1 x 2 q B , q 1
p q
(2) p Fungsi karakteristik distribusi
x
1 Misalkan kita dapat
y
four-parameter generalized t
q
dengan ekspansi trigonometri menulis ulang persamaan ( 2 ) dalam Selain menggunakan metode yang bentuk berikut 1 1 1 dijelaskan sebelumnya , pada bagian
p it ( x ) p p
1
1
ini akan dijelaskan cara lain untuk
t e y q dy x 1 q p 1 p p 1
1 y q B , q
menentukan fungsi dari karakteristik ,
p p 1 1 y
1 it ( x ) sebagai berikut : e . dy 1 q
p
1 1 y
B , q Akan ditunjukkan bahwa p
(3) itx
Menggunakan MacLaurin dari fungsi t E e E Cos tx i Sin tx it ( x ) x
E Cos tx i E Sin tx
, maka persamaan ( 3 ) dapat
e 1 p it 1
p
ditulis sebagai
e p n 1 1
1 it ( x ) y
:
Bukti
t . dy x 1 q p
1 n ! n 1 y
B , q itx p
t e f x dx
x 1 n
1 n n p
B , q itq
Oleh karena batas x pada fungsi
p p p n n !
1 B , q
kepekatan peluang distribusi four-
p n p 1 parameter generalized t adalah
1 n n itq
. q
p p p
x , dan berdasarkan simulasi 1 n n ! . q
p
grafik fungsi kepekatan peluang Dengan pendekatan Stirling, diperoleh 1 p p 1 1 n distribusi four-parameter generalized
p 1 1 t diperoleh grafik plot yang simetri itq
p q (4)
x t n n ! pada µ, maka berdasarkan teorema simetri berlaku:
Dengan menggunakan ekspansi deret
it ( x )
MacLaurin, persamaan (4) dapat
t x 2 e f x dx
dinyatakan sebagai
Diterbitkan Oleh: http://ejournal.stkipmpringsewu-lpg.ac.id/index.php/edumath
Diterbitkan Oleh: http://ejournal.stkipmpringsewu-lpg.ac.id/index.php/edumath
Selanjutnya, dengan menggunakan fungsi Beta, kita memiliki
1 4 4 1 2 2 1 4 4 1 4 1 4 4 2 2 1 2 1 2 1 1 1 ! 4 1 ! 2
1
, 1 1 dy y y y q t dy y y q t dy y y q p B p p p p p p p p p p p p p p p q q q
p q p p B q t p q p p B q t q
p
B q p BCos dx x f x t
p p 4 , 4 1 ! 4 2 , 2 1 ! 2 ,1
, 1 1 ) ( 4 4 2 2 4 2
dy y y y q t dy y y y q t dy y y q p B q q q p p p p p p p p p p
1 4 4 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ! 4 1 ! 2
1
, 1 B 1 dy y y q y t dy y y q y t dy yy
q p q q q p p p p p p p p p p
1 4 4 1 2 2 1 1 1 4 4 1 1 2 2 1 1 1 ! 4 1 ! 2
1
, 1 1
dy q y p y x t i x t i x it q p B q pSin dx x f x t i
p p p p q
1 1 1 1 1 ! ! 5 ) ( ) ( 3 ) ( , 1 5 3
(8)
Dengan memisalkan p
x q y
1
kita dapat menuliskan persamaan (8) dalam bentuk berikut
1 1 1 1 1 5 3 1 1 1 ! ! 5 ) ( ) ( 3 ) ( , 1) (
2
q p B p q p p B tq q p B p q p p B tq p p , 1 4 , 4 1 ! 4 , 1 2 , 2 1 ! 2 1 4
2
1 1 (7)
Bagian kedua
,
B q dx x q q p p C x dx x f x t Sin i q p n n n p p
1 1 1 1 , 1 ) ( ) (
dx x q x t i x t i x itq
p B q p q p p p
1 ( 1 )
1 2 5 3 ) ( ! 1 2 ! 1 ) ( 5 ! 1 ) ( 3 1 ) ( ) (
n n x t i n Sin x t i x t i x it x t i
Dengan memisahkan menjadi dua bagian, kita selesaikan secara terpisah dari persamaan (5) yang kita miliki,
Bagian pertama dx x q q p B q p C x dx x f x t Cos q p n n n p p
1 ) ( !
1 1 1 1 , 1 ) ( ) (
dx x q x t x t q p
B q p q p p p
2
4
dx x f x t Sin i x t Cos ) ( ) (
2
(5) Persamaan (5) akan diselesaikan berikut ini
) ( x t Cos x f dan
) ( x t Sin x f
) ( n n n C x x f
1 ) ( !
; dimana
!
1 n n f n
C
Oleh karena,
n n x t n
Cos x t x t x t 2 4 2 ) ( !
2
1 1
1 1
1 ! 4 ) (
!
2 ) ( 1 ,
1
1 1 4 2
1 4 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 ! 4 ) ( 1 ! 2 ) (
1
, 1 1 dy y y x t dy y y x t dy y y q p B q q q p p p p p p
dy y y x t x t q p B q p p
1
1
1 ! 4 ) (
!
2 ) ( 1 ,
1 4 2
(6)
Dengan memisalkan p
x q y
1
kita dapat menuliskan persamaan ( 6 ) dalam bentuk berikut
dy q y p y x t x t q p B q p Cos dx x f x t p p p p q
1 1 1 1 1 4 2 1 1 1 ! ! 4 ) ( 2 ) ( 1 , 1 ) (
5 p
1 1 i t x i t x y ( )
3 ( ) 1
itx dy Cos t x f x dx i Sin t x f x dx
( ( )) ( ) ( ( )) ( ) 1 q p 3 ! 5 ! 1 y B q 1 ,
p 1 n n n 1 . q p p p p 1 1 3 p 1 1
5 p itq
1 1 p 1 n n 1 y i t ( x ) y i t ( x ) y q p p p
it ( x ) dy dy dy
1 q q q 1 1