Erwartung von


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Sei , , , und sei unabhängig. Was ist die Erwartung von ?X1X2⋯Xd∼N(0,1)X14(X12+⋯+Xd2)2

Es ist leicht, durch Symmetrie zu finden. Aber ich weiß nicht, wie ich die Erwartung von . Könnten Sie bitte einige Hinweise geben?E(X12X12+⋯+Xd2)=1dX14(X12+⋯+Xd2)2

Was ich bisher erhalten habe

Ich wollte durch Symmetrie finden. Dieser Fall unterscheidet sich jedoch von dem für da darf nicht gleich . Ich brauche also einige andere Ideen, um die Erwartung zu finden.E(X14(X12+⋯+Xd2)2)E(X12X12+⋯+Xd2)E(Xi4(X12+⋯+Xd2)2)E(Xi2Xj2(X12+⋯+Xd2)2)

Woher kommt diese Frage?

Eine Frage im mathematischen Stapelaustausch fragt nach der Varianz von für einen einheitlichen Zufallsvektor auf . Meine Ableitung zeigt, dass die Antwort stark von den Werten von und für . Da und aus Symmetriegründen müssen wir nur den Wert von kennen‖Ax‖22xSd−1E(Xi4(X12+⋯+Xd2)2)E(Xi2Xj2(X12+⋯+Xd2)2)i≠j

∑i≠jE(Xi2Xj2(X12+⋯+Xd2)2)+∑iE(Xi4(X12+⋯+Xd2)2)=1
E(X14(X12+⋯+Xd2)2) , um andere Erwartungen zu erhalten.

Antworten:


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Die Verteilung von ist Chi-Quadrat (und auch ein Sonderfall von Gamma).Xi2

Die Verteilung von ist dabei Beta.X12X12+⋯+Xd2

Die Erwartung des Quadrats einer Beta ist nicht schwierig.


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Diese Antwort erweitert die Antwort von @ Glen_b.


Fakt 1: Wenn , , , unabhängige Zufallsvariablen für die Standardnormalverteilung sind, hat die Summe ihrer Quadrate die Chi-Quadrat-Verteilung mit Freiheitsgraden. Mit anderen Worten, X1X2⋯Xnn

X12+⋯+Xn2∼χ2(n)

Daher und .X12∼χ2(1)X22+⋯+Xd2∼χ2(d−1)

Fakt 2: Wenn und , dann X∼χ2(λ1)Y∼χ2(λ2)

XX+Y∼beta(λ12,λ22)

Daher ist .Y=X12X12+⋯+Xd2∼beta(12,d−12)

Fakt 3: Wenn , dann und X∼beta(α,β)

E(X)=αα+β
Var(X)=αβ(α+β)2(α+β+1)

Daher ist und

E(Y)=1d
Var(Y)=2(d−1)d2(d+2)


Schließlich ist

E(Y2)=Var(Y)+E(Y)2=3dd2(d+2).


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@ NP-hart: Es scheint , dass Sie in der Tat , diese Frage , um in der Lage zu antworten , fragten diese Frage ? Warum nicht einfach das erwähnen?
— Joriki

@joriki Danke. Ich werde den Link zur Frage hinzufügen.
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