로그 정규 확률 변수에 대해 달성 가능한 상관 관계


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log ( X 1 ) ∼ N ( 0 , 1 ) 및 로그 정규 확률 변수 X1 및 X2 를 고려하십시오 .log⁡(X1)∼N(0,1)log⁡(X2)∼N(0,σ2)

\ rho (X_1, X_2)에 대해 \ rho 및 \ rho _ {\ min} 을 계산하려고합니다 . 주어진 솔루션의 한 단계는 다음과 같습니다.ρmaxρminρ(X1,X2)

ρmax=ρ(exp⁡(Z),exp⁡(σZ)) 및 ρmin=ρ(exp⁡(Z),exp⁡(−σZ)) ,

그러나 그들은 comonotonicity와 countercomonotonicity를 언급했습니다. 나는 누군가가 내가 어떻게 관련되는지 이해하도록 도와주기를 바랐다. (나는 이것을 일반적인 표현에서 얻는 방법을 알고 있지만 공통성 부분이 무엇을 말하고 있는지 구체적으로 알고 싶습니다.)


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"그들"은 누구입니까?
— whuber

답변:


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comonotonicity 및 countermonotonicity 의 정의를 제공하는 것으로 시작하겠습니다 . 그런 다음 이것이 왜 두 랜덤 변수 사이의 최소 및 최대 상관 계수를 계산하는 것과 관련이 있는지 언급하겠습니다. 마지막으로, 로그 정규 확률 변수 X1 및 대한 이러한 범위를 계산합니다 X2.

Comonotonicity and countermonotonicity
임의의 변수 는 자신의 copula 가 Fréchet 상한 M ( u 1 , … , u d ) = min ( u 1 , … , u d ) 인 경우 공명 적이 라고합니다. "양성"의존의 가장 강한 유형. 이 도시 될 수 X 1 , ... , X의 DX1,…,Xd M(u1,…,ud)=min(u1,…,ud)
X1,…,Xd아르 comonotonic 경우에만, Z는 어떤 랜덤 변수이고, H (1) , ... , 시간 D가 증가 함수 그리고 D = 분포 어떤지를 나타낸다. 따라서 comonotonic 랜덤 변수는 단일 랜덤 변수의 함수일뿐입니다.

(X1,…,Xd)=d(h1(Z),…,hd(Z)),
Zh1,…,hd=d

랜덤 변수 것으로 알려져있다 countermonotonic 그 접합부가있는 경우 하한 Fréchet W는 ( u는 1 , U (2) ) = 최대 ( 0 , U (1) + U (2) - 1 ) "의 가장 강한 형태 인 이변 량 사례에서 음성 "의존성. 반모 노노 시티는 더 높은 차원으로 일반화되지 않습니다. 이 것을 표시 할 수있는 X 1 , X 2는 경우 countermonotonic 한정해있다 (X1,X2 W(u1,u2)=max(0,u1+u2−1)
X1,X2 여기서 Z 는 임의의 변수이고, h 1 및 h 2 는 각각 증가 및 감소 함수이거나, 그 반대도 마찬가지입니다.

(X1,X2)=d(h1(Z),h2(Z)),
Zh1h2

달성 가능한 상관 관계
하자 및X1 엄격하게 정의 유한 차이 두 확률 변수, 그리고하자 ρ 분 및 ρ 최대 나타내고 사이의 최소 및 최대 수의 상관 계수 X 1 및 X 2 . 그런 다음에X2ρminρmaxX1X2

  • X 1 및 X 2 가 반상 조인 경우에만 ρ min ;ρ(X1,X2)=ρminX1X2
  • X 1 및 X 2 가 공생 식인경우에만 ρ maxρ(X1,X2)=ρmaxX1X2

로그 정규 확률 변수가 달성 상관 관계를
구하는 우리와 경우에만 경우 최대 상관 관계가 달성된다는 사실 사용 X 1 및 X 2 comonotonic됩니다. 랜덤 변수 X 1 = e Z 및 X 2 = e σρmaxX1X2X1=eZ Z~ N은 (0,1)지수 함수, 따라서 (엄밀)의 증가 함수이며, 이후 comonotonic있다 ρ 최대 = C O R R (X2=eσZZ∼N(0,1) .ρmax=corr(eZ,eσZ)

의 속성 사용 로그 정규 확률 변수를 , 우리가 , E ( E σ Z ) = E σ 2 / 2 , V R ( 전자 Z ) = E ( 전자 - 1 ) , (V) a r ( e σ Z ) = e σ 2 ( e σE(eZ)=e1/2E(eσZ)=eσ2/2var(eZ)=e(e−1)이고 공분산은 c o v ( e Z , e σ Z )입니다.var(eσZ)=eσ2(eσ2−1) 따라서 ρ max

cov(eZ,eσZ)=E(e(σ+1)Z)−E(eσZ)E(eZ)=e(σ+1)2/2−e(σ2+1)/2=e(σ2+1)/2(eσ−1).
ρmax=e(σ2+1)/2(eσ−1)e(e−1)eσ2(eσ2−1)=(eσ−1)(e−1)(eσ2−1).

사용한 유사한 계산X2=e−σZ

ρmin=(e−σ−1)(e−1)(eσ2−1).


σ

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

위의 차트를 생성하는 데 사용한 R 코드입니다.

curve((exp(x)-1)/sqrt((exp(1) - 1)*(exp(x^2) - 1)), from = 0, to = 5,
      ylim = c(-1, 1), col = 2, lwd = 2, main = "Lognormal attainable correlation",
      xlab = expression(sigma), ylab = "Correlation", cex.lab = 1.2)
curve((exp(-x)-1)/sqrt((exp(1) - 1)*(exp(x^2) - 1)), col = 4, lwd = 2, add = TRUE)
legend(x = "bottomright", col = c(2, 4), lwd = c(2, 2), inset = 0.02,
       legend = c("Correlation upper bound", "Correlation lower bound"))
abline(h = 0, lty = 2)

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σ3X2

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이 박람회는 M. Denuit and J. Dhaene (2003)의 실시 예 2.1 (23 페이지)의 적응, 극도의 상관 관계에 의한 친족 성 및 반 음향의 간단한 특성 , Belgian Actuarial Bulletin , vol. 3, 22-27.
— 추기경

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@ cardinal 나는이 기사를 알지 못했습니다. 감사합니다. 다른 잠재적 인 참고 문헌으로는 ebooks.cambridge.org/… 또는 McNeil, AJ, Frey, R. 및 Embrechts, P. (2005)가 있습니다. 정량적 위험 관리 : 개념, 기법 및 도구. 프린스턴 : 프린스턴 대학 출판부.
— QuantIbex

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이 예는 대기 오염 모델에서 발생하는 이변 량 분포의 상관 관계에 대한 RD De Veaux (1976), Tight 상한 및 하한 으로 되돌아갑니다 ( Tech. 스탠포드 대학교 통계학과 보고서 5 6 페이지에서 시작하는 섹션 3을 참조하십시오. 기본 도구는 Hoeffding으로 알려져 있습니다.
— 추기경

당신의 증거에 @QuantIbex 저에게 분명하지 않은 것이 있습니다. 먼저엑스1 과 엑스2 관절 분포가 같을 때만 공생 적 (h1(지),h2(지))에 대한 h1,h2 이 결과를 로그 정규 랜덤 변수에 적용하면 랜덤 변수 자체는 다음과 같습니다. 엑스1=이자형지 과 엑스1=이자형σ지즉, 분포뿐만 아니라 랜덤 변수 자체에 클레임을 적용하는 것 같습니다. 어때요?
— RandomGuy
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