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Wenn , finden Sie die Verteilung von Y = 2 X.X∼C(0,1) .Y=2X1−X2

Wir haben FY(y)=Pr(Y≤y)

=Pr(2X1−X2≤y)

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

Ich frage mich, ob die obige Fallunterscheidung richtig ist oder nicht.

Auf der anderen Seite scheint das Folgende eine einfachere Methode zu sein:

Wir können Verwendung der Identität 2 tan z schreibenY=tan⁡(2tan−1⁡X)2tan⁡z1−tan2⁡z=tan⁡2z

Nun ist X∼C(0,1)⟹tan−1⁡X∼R(−π2,π2)

⟹2tan−1⁡X∼R(−π,π)

, wobei die letzte eine 2-zu-1-Transformation ist.⟹tan⁡(2tan−1⁡X)∼C(0,1)

Wenn ich jedoch gebeten werde, die Verteilung von aus der Definition abzuleiten , ist die erste Methode wohl, wie ich vorgehen soll. Die Berechnung wird etwas chaotisch, aber komme ich zu dem richtigen Ergebnis? Jede alternative Lösung ist ebenfalls willkommen.Y


Continuous Univariate Distributions (Vol.1) von Johnson-Kotz-Balakrishnan hat diese Eigenschaft der Cauchy-Distribution hervorgehoben. Wie sich herausstellt, ist dies nur ein Sonderfall eines allgemeinen Ergebnisses.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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Die zweite Lösung ist völlig korrekt, daher sollte nichts dagegen einzuwenden sein.
— Xi'an

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P(X<x)=tan−1⁡(x)/π+1/2

@ Xi'an Eigentlich versuche ich das Argument in der ersten Methode zu beenden.
— Hartnäckig

Antworten:


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Eine alternative, einfachere Sichtweise:

f(x)dx=π−1x2+1dx

u(x)=2x1−x2andx1(u)=−1−u2+1u,x2(u)=−1+u2+1u

g(u)du=∑i=1,2f(xi(u))|dxidu|du

Wenn Sie damit arbeiten, was nicht so chaotisch werden muss, dann werden Sie bekommen

g(u)=π−1u2+1

grafische Darstellung

intuitive grafische Darstellung der Transformation


2tan⁡z1−tan2⁡z=tan⁡2z

FY(y)=Pr(Y≤y)fY(y)=Pr(y−12dy≤Y≤y+12dy)


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x(u)uxi(u)=ui=1,2,…n
g(u)=∑i=1nf(xi(u))|dxi(u)du|.

@ DilipSarwate Ich werde es ändern.
— Sextus Empiricus

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Die Transformation im zweiten Ansatz scheint nicht motiviert zu sein (einige Details müssen ebenfalls aufgefüllt werden). Hier versuche ich anhand der Berechnung der charakteristischen Funktion, Ihre "mysteriöse" Transformation zu unterstützen.

Y

φY(t)=E[eitY]=∫−∞∞eit2x1−x21π(1+x2)dx=1π∫−∞∞eit2x1−x2darctan⁡x,
u=arctan⁡x
(1)φY(t)=1π∫−π/2π/2eit2tan⁡u1−tan2⁡udu=1π∫−π/2π/2eittan⁡(2u)du.

(1)X

φX(t)=∫−∞∞eitx1π(1+x2)dx(2)=1π∫−π/2π/2eittan⁡udu

(1)(2)tan⁡(⋅)(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)u↦tan⁡(u)(−π,π)

(4)u1=−π−vu2=π−v

(5)u=−v

(3)(5)


Θ∼Rect(−π/2,π/2)⇔tan⁡(Θ)∼C(0,1)U∼Rect(−π,π)V=tan⁡U∼C(0,1)

FV(v)=Pr(tan⁡U≤v)=FU(tan−1⁡v)vfV(v)=fU(tan−1⁡v)2ddv(tan−1⁡v)(−π,π)
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