Хоча моя відповідь нікуди не наблизиться до рівня математичної витонченості інших відповідей, я вирішив опублікувати її, тому що я вважаю, що вона має щось сприяти - хоча результат буде "негативним", як кажуть.
Світлим тоном, я б сказав, що ОП є "несприятливим до ризику" (як і більшість людей, як і сама наука), тому що ОП вимагає достатньої умови для наближення розширення серії Тейлора 2-го порядку "бути" прийнятний ". Але це не є необхідною умовою.
По-перше, необхідною, але недостатньою передумовою, щоб очікуване значення Залишку було нижчого порядку, ніж дисперсія rv, як вимагає ОП, - це те, що серія сходиться в першу чергу. Чи варто просто припускати конвергенцію? Немає.
Загальний вираз, який ми вивчаємо, - це
E[g(Y)]=∫∞−∞fY(y)[∑i=0∞g(i)(μ)(y−μ)ii!]dy[1]
Як стверджує Лойстл (1976) , посилаючись на книгу "Обчислення і статистика" Джеміньяні (1978, стор. 170), умовою зближення нескінченної суми є (застосування тесту на відношення для конвергенції)
y−μ<|y−μ|<limi→∞∣∣∣∣(g(i)(μ)g(i+1)(μ)(i+1))∣∣∣∣[2]
... де - середнє значення rv. Хоча це теж є достатньою умовою (тест відношення є непереконливим, якщо вищезгадане відношення має рівність), ряд буде розходитися, якщо нерівність буде мати інший бік.μ
Лойстл досліджував три конкретні функціональні форми для , експонентності, потужності та логарифму (його робота знаходиться в області вибору очікуваної корисності та портфоліо, тому він перевірив стандартні функціональні форми, які використовуються для представлення увігнутої корисної функції). Для цих функціональних форм він виявив, що лише для експоненціальної функціональної форми обмеження на не встановлюються. Навпаки, і для сили, і для логарифмічного випадку (де ми вже маємо ) ми знаходимо, що обгрунтованість нерівності еквівалентна
g()y−μ0<y[2]
y−μ<μ⇒0<y<2μ
Це означає, що якщо наша змінна змінюється за межами цього діапазону, то розширення Тейлора, що має як центр розширення, середня буде змінюватися.
Отже: для деяких функціональних форм значення функції в деякій точці її домену дорівнює її нескінченному розширенню Тейлора, незалежно від того, наскільки ця точка знаходиться від центру розширення. Для інших функціональних форм (логарифм включений), точка інтересу повинна лежати дещо «близько» до обраного центру розширення. У випадку, коли у нас є rv, це означає обмеження теоретичного супроводу змінної (або вивчення її емпірично спостережуваного діапазону).
Loitl, використовуючи числові приклади, також показав, що збільшення порядку розширення перед усіченням може погіршити стан точності наближення. Треба зауважити, що емпірично, часові ряди спостережуваних змінних у фінансовому секторі виявляють мінливість більше, ніж вимагає нерівність. Тож Лойтл продовжував виступати за те, щоб методологія наближення серії Тейлора повинна бути повністю скасована, що стосується теорії вибору портфоліо.
Відскок відбувся через 18 років від Hlawitschka (1994) . Цінне розуміння і результат тут було, і я цитую
... хоча серія може в кінцевому рахунку збігатися, мало що можна сказати про будь-яку її часткову серію; конвергенція рядів не означає, що терміни негайно зменшуються в розмірі або що якийсь конкретний термін є достатньо малим, щоб його ігнорувати. Дійсно, як показано тут, можливо, що ряд може здатися розбіжним, перш ніж остаточно сходиться в межі. Якість наближення моменту до очікуваної корисності, що базується на перших кількох умовах серії Тейлора, тому не може бути визначена властивостями збіжності нескінченного ряду. Це емпіричне питання, і емпірично двомоментне наближення до функцій корисності, що вивчаються тут, добре справляється із завданням вибору портфеля. Hlawitschka (1994)
На прикладі Хлавічка показав, що наближення 2-го порядку було "успішним", чи збігався ряд Тейлора чи ні , але він також перевірив результат Лотля, що збільшення порядку наближення може погіршити його. Але є кваліфікований фактор цього успіху: у виборі портфеля очікувана корисність використовується для ранжування цінних паперів та інших фінансових продуктів. Це порядковий захід, а не кардинальний. Отже, що встановив Хлавічка, це те, що наближення 2-го порядку зберегло рейтинг різних цінних паперів порівняно з рейтингом, що випливає з точного значення , а неE(g(Y) що це завжди дало кількісні результати, які там, де достатньо близькі до цього точного значення (див. його таблицю А1 на стор. 718).
То де ж це залишає нас? У кінцівці, я б сказав. Виявляється, що як в теорії, так і в емпіриці прийнятність наближення Тейлора 2-го порядку критично залежить від багатьох різних аспектів досліджуваного конкретного явища та застосовуваної наукової методології - це залежить від теоретичних припущень, від використовуваних функціональних форм, про спостережувану мінливість ряду ...
Але закінчимо це позитивно: сьогодні комп'ютерна потужність замінює багато речей. Таким чином, ми могли б імітувати та перевірити обґрунтованість наближення 2-го порядку для широкого діапазону значень змінної дешево, працюючи ми над теоретичною чи емпіричною задачею.