Показ


9

Якщо , знайдіть розподіл .X∼C(0,1)Y=2X1−X2

У нас єFY(y)=Pr(Y≤y)

=Pr(2X1−X2≤y)

={Pr(X∈(−∞,−1−1+y2y])+Pr(X∈(−1,−1+1+y2y]),ify>0Pr(X∈(−1,−1+1+y2y])+Pr(X∈(1,−1−1+y2y]),ify<0

Цікаво, чи вказане вище розрізнення випадків правильне чи ні.

З іншого боку, наступний видається більш простим методом:

Ми можемо записати використовуючи тотожністьY=tan⁡(2tan−1⁡X)2tan⁡z1−tan2⁡z=tan⁡2z

ТеперХ∼С(0,1)⟹засмага-1⁡Х∼R(-π2,π2)

⟹2засмага-1⁡Х∼R(-π,π)

⟹tan⁡(2tan−1⁡X)∼C(0,1) , останнє - перетворення 2 на 1.

Але якщо мене попросять вивести розподіл з визначення, я думаю, перший метод - як я повинен діяти. Розрахунок стає дещо безладним, але чи можу я дійти правильного висновку? Будь-яке альтернативне рішення також вітається.Y


Постійні універсальні розподіли (т. 1) Джонсона-Коца-Балакришнана виділили цю властивість розподілу Коші. Як виявляється, це лише окремий випадок загального результату.

введіть тут опис зображення

введіть тут опис зображення


4
Друге рішення є абсолютно правильним, тому заперечень проти нього не повинно бути.
— Сіань

1
Додаток: оскільки , перше дозвіл має закінчитися використанням даної ідентичності на дотичній. P(X<x)=tan−1⁡(x)/π+1/2
— Сіань

@ Xi'an Насправді я намагаюся закінчити аргумент у першому методі.
— StubbornAtom

Відповіді:


6

Альтернативний, більш спрощений спосіб поглянути на це:

стандартний розподіл Коші:

f(x)dx=π−1x2+1dx

перетворення змінних:

у(х)=2х1-х2іх1(у)=-1-у2+1у,х2(у)=-1+у2+1у

трансформація розподілу:

g(u)du=∑i=1,2f(xi(u))|dxidu|du

Якщо ти будеш працювати з тим, що не потрібно ставати таким безладним, то отримаєш

g(u)=π−1u2+1

графічне зображення

інтуїтивне графічне зображення перетворення


Цей вид працює як ідентичність 2tan⁡z1−tan2⁡z=tan⁡2z, але написано більш чітко.

Або, як ваше представлення за допомогою розділеної функції кумулятивного розподілу FY(y)=Pr(Y≤y) але тепер для розколу в fY(y)=Pr(y−12dy≤Y≤y+12dy).


2
Власне, формула перетворення, коли x(u) має більше одного кореня для будь-якої заданої u, сказати xi(u)=u для i=1,2,…n, є
g(u)=∑i=1nf(xi(u))|dxi(u)du|.
Таким чином, доповнення, яке ви описуєте як необхідне, насправді вбудовується у формулу.
— Діліп Сарват

@DilipSarwate Я його зміню.
— Секст Емпірік

3

Трансформація у другому підході здається недостатньою мотивацією (деякі деталі, які також потрібно заповнити). Тут, з розрахунку характерних функцій, я намагаюся створити резервне копіювання вашої "загадкової" трансформації.

Характерна функція Y можна розрахувати так:

φY(t)=E[eitY]=∫−∞∞eit2x1−x21π(1+x2)dx=1π∫−∞∞eit2x1−x2darctan⁡x,
що пропонує нам спробувати трансформацію u=arctan⁡x, що призводить до
(1)φY(t)=1π∫−π/2π/2eit2tan⁡u1−tan2⁡udu=1π∫-π/2π/2еiтзасмага⁡(2у)гу.

Наша мета - показати, що інтеграл в (1) дорівнює характерній функції стандартної випадкової величини Коші Х:

φХ(т)=∫-∞∞еiтх1π(1+х2)гх(2)=1π∫-π/2π/2еiтзасмага⁡угу

Чому інтеграл в (1) дорівнює інтегралу в (2)? На перший погляд, це трохи контрінтуїтивно. Щоб перевірити це, нам потрібно поставитися до монотонності функціїзасмага⁡(⋅)ретельно. Давайте продовжимо роботу над(1):

φY(т)=1π∫-π/2π/2еiтзасмага⁡(2у)гу=12π∫-ππеiтзасмага⁡vгv(Зміна змінної v=2у)=12π[∫-π-π/2+∫-π/2π/2+∫π/2π]еiтзасмага⁡угу=12φХ(т)+12π∫-π-π/2еiтзасмага⁡vгv+12π∫π/2πеiтзасмага⁡vгv(3)=12φХ(т)+12π∫-π/20е-iтзасмага⁡у1гу1+12π∫0π/2е-iтзасмага⁡у2гу2(4)=12φХ(т)+12π∫-π/2π/2е-iтзасмага⁡vгv=φХ(т)(5)

(3): Тому що функція у↦засмага⁡(у) не є монотонним на проміжку (-π,π), Я зробив такий поділ таким, що кожен інтеграл є монотонним на відокремленому інтервалі (що забезпечує подальшу зміну змінних формул на дійсні).

(4): Дві зміни змінних формул є у1=-π-v і у2=π-v.

(5): Остання зміна формули змінної у=-v.

Сходи (3)-(5) у запитанні ОП виклав твердження, що "останній - перетворення 2 на 1".


Цікаво, чому другий підхід "загадковий" або "не вистачає мотивації". Справа в тому, щоΘ∼Rect(−π/2,π/2)⇔tan⁡(Θ)∼C(0,1)це дуже стандартний результат, який легко помітити за допомогою інтегрального перетворення ймовірності. І на останньому кроці, звідки я йдуU∼Rect(−π,π) до V=tan⁡U∼C(0,1)можливо, виправдано так:
— Впертий

...FV(v)=Pr(tan⁡U≤v)=FU(tan−1⁡v). Я розмежую вищевказаний wrtv отримати fV(v)=fU(tan−1⁡v)2ddv(tan−1⁡v), де я помножую якобіанські на 2, тому що перетворення два в один (−π,π). Гадаю, все це можна більш жорстко.
— StubbornAtom
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.