경우 및 독립적으로 일반 변수는 다음 제로 평균과 각 도 일반 변수


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진술을 증명하려고합니다.

만약 및 독립 확률 변수이고,XN(0,σ12)YN(0,σ22)

그런 다음 도 일반 랜덤 변수입니다.XYX2+Y2

특별한 경우 (예 : )의 경우 와 가 독립적 인 변수 때마다 . 실제로 가 더 일반적으로 알려져 있습니다. 는 독립적 인 변수입니다.σ1=σ2=σXYX2+Y2N(0,σ24)XYN(0,σ2)XYX2+Y2,X2Y22X2+Y2N(0,σ24)

마지막 결과의 증거는 (X, Y) \ to (R, \ Theta) \ to (U, V) 변환을 사용하여 이어집니다. (X,Y)(R,Θ)(U,V)여기서 x=rcosθ,y=rsinθu=r2sin(2θ),v=r2cos(2θ) . 실제로 여기에서 U=XYX2+Y2V=X2Y22X2+Y2 . 나는 당면한 문제에 대한이 증거를 모방하려고했지만 혼란스러워 보입니다.

I가 다음 오류를하지 않았다면 (u,v)R2 I는 공동 밀도 끝 (U,V)

fU,V(u,v)=2σ1σ2πexp[u2+v2(u2+v2+vσ12+u2+v2vσ22)]

변환이 일대일이 아니므로 위 의 승수 가 있습니다.2

따라서 밀도는 로 주어지며 쉽게 평가할 수 없습니다.R f U , V ( u , v )URfU,V(u,v)dv

이제 만 사용할 수있는 증거가 있는지 알고 가 정상 임을 나타내는 를 고려할 필요가 없다는 것을 알고 싶습니다 . 의 CDF를 찾는 것은 지금 나에게 유망하지 않습니다. 경우에도 동일한 작업을 수행하고 싶습니다 .V U U σ 1 = σ 2 = σUVUUσ1=σ2=σ

즉, 와 가 독립적 인 변수이면 변수를 변경하지 않고어떻게 든 라고 주장 할 수 있다면 끝났습니다. 여기 두 가지 질문이 있는데, 일반적인 경우와 특정한 경우입니다.Y N ( 0 , σ 2 ) Z = 2 X YXYN(0,σ2)Zd=XZ=2XYX2+Y2N(0,σ2)Z=dX

Math.SE 관련 게시물 :

X,Y~N(0,1)X2Y2/X2+Y2N(0,1) 경우에 독립적X,YN(0,1) .

주어진 IID되는 , 그 표시 는 iidX,YN(0,1)XYX2+Y2,X2Y22X2+Y2N(0,14) 입니다.

편집하다.

이 문제는 실제로 L. Shepp 이 Feller 의 확률 이론 소개 및 응용 프로그램 (Vol. II) 연습에서 발견 한 힌트와 함께 발생합니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

분명히 그리고 나는 의 밀도를 가지고 있습니다 .U=XYX2+Y2=11X2+1Y21X2

내가 지금 무엇을 할 수 있는지 봅시다. 이 외에도 위의 적분에 대한 약간의 도움도 환영합니다.


1
비슷하지만 관절 대한 MGF 접근 방식 이 조금 더 쉽습니다. 마지막 답변 : math.stackexchange.com/a/2665178/22064math.stackexchange.com/questions/2664469/…(U,V)
Alex R.

@AlexR. 그렇습니다. 동일한 분산 사례에 대한 공동 분포를 찾으려면 공동 mgf 접근법을 보았습니다. 그러나 나는 이미이 경우 변수를 변경함으로써 증거를 얻었습니다. 내가하려는 것은 와 함께 일하는 것입니다 . 왜냐하면 그것이 내가 따르는 분포이기 때문입니다. U
StubbornAtom

1
트릭은 역 카이 제곱 분포로 스케일링 된 및 도 스케일 된 역 카이 제곱 분포입니다 (즉, 안정적인 분포의 속성). 따라서 마법은 다음의 세 번째 방정식에서 발생합니다. 1X21Y2
U=XYX2+Y2=11X2+1Y2=11Z2=Z
Sextus Empiricus

@MartijnWeterings 분명히 이것은 Shepp이 제공 한 최초의 증거입니다.
StubbornAtom

Shepp의 논평을 언급하지 않았다면 나는 이것을 스스로 생각해 내지 않았을 것입니다. 그러나 나는 당신이이 증거를 얻지 못했다는 생각을 가지고있었습니다. 또는 이것이 사실인지는 확실하지 않습니다.
Sextus Empiricus

답변:


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Shepp의 문제에 대한 원래의 해결책은 안정적인 법률 재산이라는 개념을 사용합니다. 그래서 나는 내가 언급 한 운동에서 주어진 힌트를 이해할 수 없었다. 단일 변수 하고 변수 변경을 사용하지 않는 증거 는 찾기 어렵다고 생각합니다. 그래서 나는 문제에 대한 대안 솔루션을 제공하는 세 가지 공개 문서를 공유합니다.U=XYX2+Y2

첫 번째 는 의 밀도를 도출하기 위해 변수 선택과 함께 선택한 통합 경로를 따르지 않도록 설득했습니다 . 내가 따라갈 수있는 것처럼 보이는 세 번째 논문입니다. 나는 여기에 증거의 간단한 스케치를 제공합니다 :UVU

일반성을 잃지 않고 로 가정하고 합니다. 이제 및 이 독립적 이라는 점에 유의 하고 관절 밀도는 . 우리가 그것을 나타내는 .σ 2 2 = σ 2 X 2 ~ χ 2 1 Y 2σ12=1σ22=σ2X2χ12Y2σ2χ12(X2,Y2)fX2,Y2

변형을 고려 되도록 및 . 따라서 우리는 의 조인트 밀도 집니다. 표시하겠습니다 . 표준 절차에 따라, wrt를 에 하여 의 한계 밀도 를 얻습니다 .(X2,Y2)(W,Z)W=X2Y2X2+Y2Z=X2+Y2Y2(W,Z)fW,ZfW,ZzfWW

우리는 것을 발견 파라미터를 가지는 감마 변량이다 와 , 그래서 입니다. 의 밀도는 에 대해 대칭 입니다. 이것은 이므로 .W=U2122(1+1σ)2(1+1σ)2Wχ12U0(1+1σ)UN(0,1)UN(0,(σσ+1)2)


0

이것에 따르면

두 개의 정규 확률 변수 변환

X=rcos(θ)Y=rsin(θ)X,Ynormal(0,1)θUniform(0,2π)r2chi(2) . 와 는 독립적 이며 와 은 독립적입니다.
XY θr

또한 that 부터 sin(θ)cos(θ)sin(2θ)2sin(θ)cos(θ)cos(2θ)cos(2θ)ff(z)=1π(1z2)I[1,1](z)z=sin(θ)f(z)=|ddzsin1(z)|fθ(sin1(z))+|ddz(πsin1(z))|fθ(πsin1(z))=1(1z2)12π+1(1z2)12π=1π(1z2)

다른 사람들과 비슷합니다.

2XY(X2+Y2)=2r2cos(θ)sin(θ)r=2rcos(θ)sin(θ)=rsin(2θ)rsin(θ)N(0,1)

그래서 우리는 보여줄 수 있습니다 :

X=σrcos(θ)Y=σrsin(θ)

그래서

2XY(X2+Y2)=2r2σσcos(θ)sin(θ)rσ=2σrcos(θ)sin(θ)=σrsin(2θ)σrsin(θ)σN(0,1)=N(0,σ2)

독립적으로 보여주기 위해

2XY(X2+Y2)=σrsin(θ)

X2Y22(X2+Y2)=r2σ2(cos2(θ)sin2(θ))2rσ=12rσ(cos2(θ)sin2(θ))12rσcos(2θ)12rσcos(θ) 그리고 독립적이라고 말하기 쉽습니다.


만약 ? σXσY
Sextus Empiricus

나는 그것에 대해 생각하지 않았다. 그러나 일부 계산 문제는sqrt(X2+Y2)
Masoud
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