Яке інтуїтивне значення має підключення випадкової змінної до власного pdf чи cdf?


9

Pdf зазвичай записується як , де малий трактується як реалізація або результат випадкової величини яка має цей pdf. Аналогічно, cdf записується як , що має значення . Однак, за деяких обставин, таких як визначення функції рахунку та це виведення, що cdf рівномірно розподілений , виявляється, що випадкова величина підключається до власного pdf / cdf; тим самим ми отримуємо нову випадкову змінну абоf(x|θ)xXFX(x)P(X<x)X Y=f(X|θ)Z=FX(X). Я не думаю, що ми можемо більше називати це PDF або cdf, оскільки це сама випадкова змінна, і в останньому випадку "інтерпретація" здається мені нісенітницею.FX(X)=P(X<X)

Крім того, в останньому випадку вище, я не впевнений, що розумію твердження "cdf випадкової змінної слід за рівномірним розподілом". Cdf є функцією, а не випадковою змінною, тому не має розподілу. Швидше за все, рівномірний розподіл - це випадкова змінна, трансформована за допомогою функції, яка представляє власний cdf, але я не бачу, чому це перетворення має сенс. Те саме стосується функції рахунку, де ми підключаємо випадкову змінну до функції, яка представляє її власну ймовірність журналу.

Я тижнями закручував мозок, намагаючись знайти інтуїтивно зрозумілий сенс цих перетворень, але я застряг. Будь-яке розуміння буде дуже вдячне!


4
Позначення можуть вас бентежити. Наприклад, , в точності , як сенс , як застосування якої - або вимірної функції на буде. Для правильної інтерпретації вам потрібно буде чітко зрозуміти, що таке випадкова величина . Для будь-якої випадкової змінної функція для явно є випадковою змінною і тому має розподіл(Зверніть увагу на два різних значення символу " " у " .") є рівномірним тоді і лише тоді, коли має постійний розподіл. FX(X)XX:Ω→R,
Y:ω→FX(X(ω))
ω∈ΩFY.XFX(X)FYX
— whuber

1
Це насправді не теоретико-мірне питання: щоб зрозуміти це, ви можете сміливо ігнорувати всі посилання на "вимірюваність". Ви можете отримати користь від вивчення трохи теорії наборів на початку своєї випускної кар'єри: саме там більшість людей дізнаються, що насправді означає ця основна (і всюдисуща) математична термінологія та позначення, тому краще не відкладати її на вивченні.
— whuber

Можливо, слово про те, чому варто робити таке божевільне: вставляючи RV у власну щільність !!?! Один приклад: скажіть, що ви хочете оцінити щільність X, тоді ви можете виміряти, наскільки ви хороші, інтегруючи по але це "несправедливо": ви ніколи не досягнете хорошого наближення, коли у вас немає багато прикладів даних (тобто справжня щільність невелика). Отже, «справедливою» оцінкою було б зважити термін за справжньою щільністю. Це більш-менш ефект від введення РВ у власну густину ...f(x)−fX(x)
— Фабіан Вернер,

Відповіді:


8

Як ви кажете, будь-яка (вимірювана) функція випадкової змінної сама по собі є випадковою змінною. Простіше просто придуматиf(x) і F(x)як "будь-яка стара функція". Вони просто мають деякі приємні властивості. Наприклад, якщоX є стандартним експоненціальним RV, тоді в випадковій змінній немає нічого особливо дивного

Y=1−e−X
Просто так буває так Y=FX(X). Справа в тому, щоY має рівномірний розподіл (враховуючи це X є безперервним RV) можна побачити для загального випадку, отримавши CDF of Y.

FY(y)=P(Y≤y)=P(FX(X)≤y)=P(X≤FX−1(y))=FX(FX−1(y))=y

Який явно CDF a U(0,1)випадкова величина. Примітка. Ця версія доказу передбачає цеFX(x) суворо зростає та безперервно, але показувати більш загальну версію не так вже й важче.


1
Ваш висновок є невірним для більшості строго зростаючих FX: ти припустив FX∘FX−1є ідентичність - але це не завжди так.
— whuber

Так дякую. Випадкова величинаXявно має бути безперервним. Я зараз щось пропускаю?
— кнрумсей

1
FXне потрібно бути біективними. Візьмемо, наприклад, випадок, деXсама має рівномірний розподіл! Закриття образуFX має бути весь інтервал [0,1]. Це по суті визначення безперервного розподілу.
— whuber

11

Перетворення випадкової величиниX вимірюваною функцією T:X⟶Y - ще одна випадкова величина Y=T(X) який розподіл задається зворотним перетворенням ймовірності

П(Y∈А)=П(Х∈{х;Т(х)∈А})=дефП(Х∈Т-1(А))
для всіх наборів А такий як {х;Т(х)∈А} вимірюється при розподілі Х.

Ця властивість застосовується до особливого випадку, коли ЖХ:Х⟶[0,1] є cdf випадкової величини Х: Y=ЖХ(Х) є новою випадковою змінною, що приймає її в [0,1]. Як це відбувається,Y поширюється як Уніформа U([0,1]) коли ЖХє безперервним. (ЯкщоЖХ переривчастий, діапазон Y=ЖХ(Х) більше не [0,1]. Що завжди так, колиU є Уніформою U([0,1]), тоді ЖХ-(U) має таке ж розподіл, як і Х, де ЖХ- позначає узагальнену інверсію ЖХ. Це формальний спосіб (а) зрозуміти випадкові змінні як вимірювані перетворення фундаментальнихω∈Ω з тих пір X(ω)=FX−(ω) - випадкова величина з cdf FХта (b) генерувати випадкові змінні із заданого розподілу за допомогою cdfFХ.)

Щоб зрозуміти парадокс Росії P(X≤Х), візьміть представництво

ЖХ(х)=П(Х≤х)=∫0хгЖХ(х)=∫0хfХ(х)гλ(х)
якщо гλ є домінуючим заходом і fХвідповідна щільність. Тоді
FX(X)=∫0XdFX(x)=∫0XfX(x)dλ(x)
є випадковою змінною, оскільки верхня межа інтеграла є випадковою. (Це єдина випадкова частина виразу.) Явне протиріччя вP(X≤X)пояснюється плутаниною в позначеннях. Щоб правильно визначитись, потрібні дві незалежні версії випадкової величиниX, X1 і X2, в цьому випадку випадкова величина FX(X1) визначається через
FX(X1)=PX2(X2≤X1)
ймовірність, що обчислюється для розподілу X2.

Це ж зауваження стосується перетворення по щільності (pdf), fX(X), яка є новою випадковою змінною, за винятком того, що вона не має фіксованого розподілу, коли fXваріюється. Тим не менш, це корисно для статистичних цілей, коли розглядається, наприклад, коефіцієнт ймовірностіfX(X|θ^(X))/fX(X|θ0) який 2 х логарифм приблизно a χ2 випадкова величина за деяких умов.

І те саме стосується функції рахунку

∂log⁡fX(X|θ)∂θ
яка є випадковою змінною, такою, що її очікування дорівнює нулю, якщо взяти за справжнє значення параметра θ, тобто
Eθ0[∂log⁡fX(X|θ0)∂θ]=∫∂log⁡fX(x|θ0)∂θfX(x|θ0)dλ(x)=0

[Відповідь набрана, коли @whuber та @knrumsey набирали відповіді!]


Чи можете ви пояснити словами, яке значення / тлумачення твердження FX(X1)=P(X2≤X1)? Мені все ще здається, що говорити "cdf rv має рівномірний розподіл" не має сенсу.
— травень

Cdf р.в. FX не те саме, що перетворення rv X cdf цього rv, а саме FX(X).
— Сіань

Так, я згоден, що це не одне і те ж. У першому випадку це не rv, тоді як у другому випадку це rv Чи я правильно?
— травень

Так, що стосується різних значень Х в FХ(Х)
— Сіань

Чи можете ви пояснити, що ви маєте на увазі під "очікуванням, що дорівнює нулю, якщо прийняти за справжнє значення параметра θ? Начебтоθтут розглядається як змінна. Що змінюється, якщоθне в його "справжньому значенні"?
— май
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.