Gösterilen standart Cauchy olan standart Cauchy olduğu


9

Eğer , dağılımını bulmak .X~C(0,1)Y=2X1-X2

BizFY(y)=Pr(Y≤y)

=Pr(2X1-X2≤y)

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

Yukarıdaki vaka ayrımının doğru olup olmadığını merak ediyorum.

Öte yandan, aşağıdakiler daha basit bir yöntem gibi görünüyor:

\ Frac {2 \ tan z} {1- \ tan ^ 2z} = \ tan 2z kimliğini kullanarak yazabilirizY=tan⁡(2tan−1⁡X)2tan⁡z1−tan2⁡z=tan⁡2z

Şimdi, X∼C(0,1)⟹tan−1⁡X∼R(−π2,π2)

⟹2tan−1⁡X∼R(−π,π)

⟹tan⁡(2tan−1⁡X)∼C(0,1) , sonuncusu 2'den 1'e dönüşümdür.

Ama dağılımını tanımdan türetmem istendiğinde , sanırım ilk yöntem nasıl ilerlemem gerektiğidir. Hesaplama biraz dağınık hale gelir, ancak doğru sonuca ulaşabilir miyim? Herhangi bir alternatif çözüm de kabul edilir.Y


Johnson-Kotz-Balakrishnan'ın Sürekli Tek Değişkenli Dağılımlar (Cilt 1) , Cauchy dağılımının bu özelliğini vurgulamıştır. Sonuç olarak, bu sadece genel bir sonucun özel bir örneğidir.

resim açıklamasını buraya girin

resim açıklamasını buraya girin


4
İkinci çözüm tamamen doğrudur, bu yüzden itiraz olmamalıdır.
— Xi'an

1
Zeyilname: olduğundan, ilk çözüm teğet üzerinde bu kimliği kullanmak zorundadır. P(X<x)=tan−1⁡(x)/π+1/2
— Xi'an

@ Xi'an Aslında ilk yöntemde tartışmayı bitirmeye çalışıyorum.
— StubbornAtom

Yanıtlar:


6

Ona bakmanın alternatif, daha basit bir yolu:

standart Cauchy dağılımı:

f(x)dx=π-1x2+1dx

değişkenlerin dönüşümleri:

u(x)=2x1-x2vex1(u)=-1-u2+1u,x2(u)=-1+u2+1u

dağılım dönüşümü:

g(u)du=Σben=1,2f(xben(u))|dxbendu|du

Çok dağınık hale gelmesi gerekmeyen bununla çalışırsanız,

g(u)=π-1u2+1

grafik gösterim

dönüşümün sezgisel grafik gösterimi


Bu tür kimliği gibi çalışır , ancak daha açık bir şekilde yazılır.2taba rengi⁡z1-taba rengi2⁡z=taba rengi⁡2z

Ya da bölünmüş birikimli dağıtım işlevi ile temsili gibi ama şimdi .FY(y)=Pr(Y≤y)fY(y)=Pr(y-12dy≤Y≤y+12dy)


2
Aslında, dönüşüm formülü, herhangi bir için birden fazla köke sahip olduğunda , için ,Böylece, gerektiği gibi tanımladığınız ekleme aslında formülün içine yerleştirilmiştir. x(u)uxben(u)=uben=1,2,...n
g(u)=Σben=1nf(xben(u))|dxben(u)du|.
— Dilip Sarwate

@DilipSarwate Değiştireceğim.
— Sextus Empiricus

3

İkinci yaklaşımdaki dönüşüm motivasyon eksikliği gibi görünüyor (bununla ilgili bazı detayların da doldurulması gerekiyor). Burada, karakteristik fonksiyon hesaplamasından, "gizemli" dönüşümünüzü desteklemeye çalışıyorum.

karakteristik fonksiyonu şu şekilde hesaplanabilir: , dönüşümünü , bu da Y

φY(t)=E[eitY]=∫−∞∞eit2x1−x21π(1+x2)dx=1π∫−∞∞eit2x1−x2darctan⁡x,
u=arctan⁡x
(1)φY(t)=1π∫-π/2π/2ebent2taba rengi⁡u1-taba rengi2⁡udu=1π∫-π/2π/2ebenttaba rengi⁡(2u)du.

Amacımız, deki integralin standart Cauchy rastgele değişken karakteristik fonksiyonuna eşit olduğunu göstermektir : (1)X

φX(t)=∫-∞∞ebentx1π(1+x2)dx(2)=1π∫-π/2π/2ebenttaba rengi⁡udu

Neden deki integral deki integrale eşittir ? İlk bakışta, bu biraz karşı sezgisel. Bunu doğrulamak için işlevinin tekdüzeliğini dikkatli bir şekilde ele almamız gerekir . üzerinde çalışmaya devam edelim :(1)(2)taba rengi⁡(⋅)(1)

φY(t)=1π∫−π/2π/2eittan⁡(2u)du=12π∫−ππeittan⁡vdv(Change of variable v=2u)=12π[∫−π−π/2+∫−π/2π/2+∫π/2π]eittan⁡udu=12φX(t)+12π∫−π−π/2eittan⁡vdv+12π∫π/2πeittan⁡vdv(3)=12φX(t)+12π∫−π/20e−ittan⁡u1du1+12π∫0π/2e−ittan⁡u2du2(4)=12φX(t)+12π∫−π/2π/2e−ittan⁡vdv=φX(t)(5)

(3) : fonksiyonu aralıkta monoton olmadığından , her integral ayrı aralıkta monoton olacak şekilde bölünür ( değişken formüller geçerlidir).u↦tan⁡(u)(−π,π)

(4) : Değişken formüllerin iki değişikliği ve .u1=−π−vu2=π−v

(5) : değişken formülünün son değişikliği .u=−v

- adımları OP'nin sorusunda "sonuncusu 2'ye 1 dönüşümdür" ifadesini detaylandırdı.(3)(5)


İkinci yaklaşımın neden 'gizemli' veya 'motivasyondan yoksun' olduğunu merak ediyorum. Gerçek şu ki kolayca bir çok standart sonucudur olasılık integral dönüşümü kullanılarak görülür. Ve den gittiğim son adım muhtemelen şu şekilde haklı çıkarıldı:Θ∼Rect(−π/2,π/2)⇔tan⁡(Θ)∼C(0,1)U∼Rect(−π,π)V=tan⁡U∼C(0,1)
— StubbornAtom

... . elde etmek için yukarıdaki wrt ediyorum. 2 çünkü dönüşüm ikiye birdir . Bütün bunlar daha titiz bir şekilde ifade edilebilir sanırım. FV(v)=Pr(tan⁡U≤v)=FU(tan−1⁡v)vfV(v)=fU(tan−1⁡v)2ddv(tan−1⁡v)(−π,π)
— StubbornAtom
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.