Нормальний розподіл


8

Є проблема зі статистикою, я, на жаль, не маю уявлення з чого почати (я навчаюсь самостійно, тому нікого не можу запитати, якщо я чогось не розумію.

Питання в тому

X,Y iid N(a,b2);a=0;b2=6;var(X2+Y2)=?

Відповіді:


6

Оскільки ви маєте справу з нормальними даними IID, варто трохи узагальнити свою проблему, щоб подивитися на випадок, який у вас є X1,...,Xn∼IID N(a,b2) і ти хочеш Qn≡V(∑i=1nXi2). (Ваше запитання відповідає випадку, колиn=2.) Як зазначають інші користувачі, сума квадратів IID нормальних випадкових величин - це масштабована не центральна випадкова величина чи-квадрата , і тому дисперсію інтересу можна отримати із знань цього розподілу. Однак також можна отримати необхідну дисперсію, використовуючи звичайні правила моменту, поєднані з знаннями моментів нормального розподілу . Я покажу вам, як це зробити нижче, по кроках.


Знаходження дисперсії за допомогою моментів нормального розподілу: Оскільки значенняX1,...,Xn є IID (і приймають X щоб бути загальним значенням цього розподілу) у вас є:

Qn≡V(∑i=1nXi2)=∑i=1nV(Xi2)=nV(X2)=n(E(X4)−E(X2)2)=n(μ4′−μ2′2),
де ми позначаємо сирі моменти як μk′≡E(Xk). Ці сирі моменти можна записати в центральних моментахμk≡E((X−E(X))k) і середня μ1′=E(X)використовуючи стандартні формули перетворення , і тоді ми можемо шукати центральні моменти нормального розподілу та замінювати їх.

Використовуючи формули моменту перетворення, ви повинні отримати:

μ2′=μ2+μ1′2,μ3′=μ3+3μ1′μ2+μ1′3,μ4′=μ4+4μ1′μ3+6μ1′2μ2+μ1′4.
Для розподілу X∼N(a,b2) ми маємо на увазі μ1′=a центральні моменти вищого порядку μ2=b2, μ3=0 і μ4=3b4. Це дає нам сирі моменти:
μ2′=b2+a2,μ3′=3ab2+a3,μ4′=3b4+6a2b2+a4.
Тепер спробуйте їх замінити в початковий вираз, щоб знайти відмінність, що цікавить.

Підстановка назад у перший вираз дає:

Qn=n(μ4′−μ2′2)=n[(3b4+6a2b2+a4)−(b2+a2)2]=n[(3b4+6a2b2+a4)−(b4+2a2b2+a4)]=n[2b4+4a2b2]=2nb2(b2+2a2).
Для особливого випадку, де n=2 ти маєш Q2=4b2(b2+2a2). Можна показати, що цей результат відповідає рішенню, яке ви отримаєте, якби застосували альтернативний метод отримання результату від масштабованого не центрального розподілу chi-квадрата.

Альтернативна робота, заснована на використанні нецентрального розподілу chi-квадрата: зXi/b∼N(a/b,1) ми маємо:

∑i=1n(Xib)2∼Non-central Chi-Sq(k=n,λ=na2b2).
Використовуючи відому дисперсію цього розподілу, ми маємо:
Qn≡V(∑i=1nXi2)=b4⋅V(∑i=1n(Xib)2)=b4⋅2(k+2λ)=2b4(n+2na2b2)=2nb2(b2+2a2).
Цей результат збігається з результатом вище.

2
Спойлерні мітки є непотрібними та відволікаючими.
— Олексій

3

Якщо X і Y є N(a,b2) незалежні випадкові величини (X−ab)2+(Y−ab)2 є χ2(2) випадкова величина.

Думаєте, ви можете взяти його звідти?


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.