Коли наближаються наближення ряду Тейлора до очікувань (цілих) функцій?


10

Візьмемо очікування форми для деякої одновимірної випадкової величини і цілої функції (тобто інтервал конвергенції - це вся реальна лінія)E(f(X))Xf(⋅)

У мене є функція, що генерує момент для і тому я можу легко обчислити цілі моменти. Скористайтеся рядом Тейлора навколо а потім застосуйте очікування у частині серії центральних моментів, = f (\ mu) + \ sum_ {n = 2 } ^ {\ infty} \ frac {f ^ {(n)} (\ mu)} {n!} E \ вліво [(x - \ mu) ^ n \ право] Урізати цей ряд, E_N (f (x) ) = f (\ mu) + \ sum_ {n = 2} ^ {N} \ frac {f ^ {(n)} (\ mu)} {n!} E \ вліво [(x - \ mu) ^ n \ право] Xμ≡E(x)

E(f(x))=E(f(μ)+f′(μ)(x−μ)+f″(μ)(x−μ)22!+…)
=f(μ)+∑n=2∞f(n)(μ)n!E[(x−μ)n]
EN(f(x))=f(μ)+∑n=2Nf(n)(μ)n!E[(x−μ)n]

Моє запитання: за яких умов у випадковій змінній (а також що-небудь додаткове на f(⋅) також наближається очікування, коли я додаю терміни (тобто limN→∞EN(f(x))=E(f(x)) ).

Оскільки, здається, для мого випадку не збігається (випадкова величина Пуассона і f(x)=xα ), чи існують інші прийоми для пошуку приблизних очікувань із цілими моментами, коли ці умови провалюються?



@Jonathan Дякую Перегляньте мої зміни зараз, коли це стало зрозумілішим. Дуже корисно, хоча я не міг зовсім зламати його. З цього випливає, що достатньою умовою для цього є те, що моя випадкова величина сильно зосереджена? Хоча у мене виникають проблеми з чітко розібратися, як використовувати нерівність Хоффдінга тощо для порівняння з цими замітками.
— jlperla

Що ви маєте на увазі "випадкова величина Пуассона і "? Це один випадок чи два, а що таке pdf? f(x)=xα
— Карл

@Carl Це кілька років тому, але якщо я пам’ятаю, змінна була для деяких з PDF з en.wikipedia.org/wiki/Poisson_distribution . Це було функцією, на яку я переймав сподівання. тобтоx∼Poisson(λ)λf(x)E(f(x))
— jlperla

Не впевнений, що ви просите. Як щодо того, що вищі моменти від розподілу Пуассона про походження є многочлени Тушара в : де {брекети} позначають числа Стірлінга другого роду? mkλ
mk=∑i=0kλi{ki},
— Карл

Відповіді:


1

За вашим припущенням, що реально аналітичний, Майже достовірно (фактично впевнено) переходить у .f

yn=f(μ)+f′(μ)(x−μ)+f″(μ)(x−μ)22!+…+f(n)(μ)(x−μ)nn!
f(x)

Стандартна умова, при якій як конвергенція передбачає конвергенцію очікування, тобто є що як для деяких таких, що . (Теорема переважаючої конвергенції.)

E[f(x)]=E[limn→∞yn]=limn→∞E[yn],
|yn|≤yyE[y]<∞

Ця умова буде дотримана, якщо ряду потужностей збігаються абсолютно як, тобто і

y=∑n≥0|f(n)(μ)||x−μ|nn!<∞a.s.
E[y]<∞.

Ваш приклад випадкової величини Пуассона і , , дозволяє припустити, що вищезазначена інтегральність критерію абсолютного граничного значення є найслабшою в цілому.f(x)=xαα∉Z+


-1

Наближення збіжиться, якщо функція f (x) допускає розширення ряду потужностей, тобто існують усі похідні. Це також буде повністю досягнуто, якщо похідні конкретного порогу і вище будуть дорівнювати нулю. Можна посилатися на Популіс [3-4] та Старк і Вудс [4].


"Це також буде повністю досягнуто, якщо похідні конкретного порогу і вище будуть дорівнювати нулю." Якщо похідні існують і дорівнюють нулю, чи це не інший спосіб сказати многочлен?
— Накопичення

Це не правда. Коли "всі похідні існують" в точці розширення ряду потужностей, силові ряди не повинні нікуди сходитися . (Стандартний приклад - це серія Maclaurin ) Інший полягає в тому, що навіть коли серія конвергується в певний момент, їй не потрібно скрізь сходитися. Простий приклад - серія МаклаурінаКоли це відбувається, конвергенція залежить від деталей випадкової величини. Наприклад, припустимо, що має будь-який розподіл Стьюдента t і розглянемоЗрештою, навіть не існує! e−1/x2.1/(1−x).X
1/(1−X)=1+X+X2+⋯+Xn+⋯.
E(Xn)
— whuber
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.