Кореляція між синусом і косинусом


11

Припустимо, рівномірно розподілений на . Нехай і . Покажіть, що кореляція між і дорівнює нулю.X[0,2π]Y=sinXZ=cosXYZ


Здається, мені потрібно було б знати стандартне відхилення синуса і косинуса та їх коваріацію. Як я можу їх обчислити?

Я думаю, що мені потрібно припустити, що має рівномірний розподіл, і погляд на перетворені змінні і . Тоді закон несвідомого статистика дав би очікуване значенняXY=sin(X)Z=cos(X)

E[Y]=1basin(x)dx
і
E[Z]=1bacos(x)dx

(щільність є постійною, оскільки вона є рівномірним розподілом, і тому може бути переміщена з інтеграла).

Однак ці інтеграли не визначені (але я думаю, що Коші є основними значеннями нуля).

Як я міг вирішити цю проблему? Я думаю, що я знаю рішення (кореляція дорівнює нулю, оскільки синус і косинус мають протилежні фази), але не можу знайти, як його вивести.


1
Як зазначалося, ваша проблема недостатньо визначена. Кореляція - це поняття, яке застосовується до випадкових змінних, а не до функцій. (Формально випадкова величина - це певна функція, а саме вимірювана функція від простору ймовірностей до реальних чисел, оснащених мірою Бореля. Але просто сказане "синусоїдальна функція" нічого не говорить про міру ймовірності в домен, який дає вам імовірнісну інформацію, включаючи спільні дистрибуції.)
Kodiologist

Якщо я припускаю, що час є рівномірною випадковою змінною ( у моєму тексті), чи не можливо це зробити? Я маю на увазі, я б тоді дивився на співвідношення двох перетворених випадкових величин. X
уклад

3
Отже, ви хочете, щоб рівномірно розподілявся, і тоді ви визначаєте і ? Це добре, крім того, що вам також потрібно вказати підтримку щільності , оскільки немає рівномірного розподілу на весь або будь-який інший нескінченно довгий інтервал. XY=sinXZ=cosXX
Кодіолог

Можливо, я міг би взяти як опору (я вважаю, що , тому інтервал містить один повний цикл). Я думаю, що проблеми інтеграції згодом зникнуть[0,2pi]f=1
додайте

10
Якщо ви це зробите, то вам потрібно лише намалювати розсип - не потрібна інтеграція. Цей розсіювач є рівномірним розподілом на одиничне коло (очевидно). Оскільки коло є симетричним під будь-яким відображенням через початок, кореляція дорівнює його негативу, звідси воно має бути нульовим, QED .
whuber

Відповіді:


23

З тих пір

Cov(Y,Z)=E[(YE[Y])(ZE[Z])]=E[(Y02πsinxdx)(Z02πcosxdx)]=E[(Y0)(Z0)]=E[YZ]=02πsinxcosxdx=0,

кореляція також повинна бути 0.


12

Мені дуже подобається аргумент @ whuber із симетрії, і я не хочу, щоб це було втрачено як коментар, тому ось трохи деталізації.

Розглянемо випадковий вектор , де і , для . Потім, оскільки параметризує одиничне коло за довжиною дуги, розподіляється рівномірно на одиничне коло. Зокрема, розподіл такий же, як розподіл . Але потім(X,Y)X=cos(U)Y=sin(U)UU(0,2π)θ(cos(θ),sin(θ))(X,Y)(X,Y)(X,Y)

Cov(X,Y)=Cov(X,Y)=Cov(X,Y)

тому повинно бути, що .Cov(X,Y)=0

Просто гарний геометричний аргумент.

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.