Dejar (X,Y) estar distribuido uniformemente en el interior de la elipse
x2a2+y2b2=1
dónde
a y
bson los semiejes de la elipse. Entonces,
X y
Y tener densidades marginales
fX(x)fX(x)=2πa2a2−x2−−−−−−√1−a,a(x),=2πb2b2−y2−−−−−−√1−b,b(y),
y es fácil ver que
E[X]=E[Y]=0. También,
σ2X=E[X2]=2πa2∫aax2a2−x2−−−−−−√dx=4πa2∫a0x2a2−x2−−−−−−√dx=4πa2×a412Γ(3/2)Γ(3/2)Γ(3)=a24,
y de manera similar
σ2Y=b24. Finalmente,
X y
Yson variables aleatorias
no correlacionadas .
Dejar
UV=Xcosθ−Ysinθ=Xsinθ+Ycosθ
que es una transformación de
rotación aplicada a
(X,Y). Entonces,
(U,V)están distribuidos uniformemente en el interior de una elipse cuyos ejes
no coinciden con el
u y
vhachas. Pero, es fácil verificar que
U y
V son variables aleatorias de media cero y que sus variaciones son
σ2Uσ2V=una2cos2θ +si2pecado2θ4 4=una2pecado2θ +si2cos2θ4 4
Además,
cov( U, V) = (σ2X-σ2Y) pecadoθ cosθ =una2-si28pecado2 θ
de donde podemos obtener el valor de
ρU, V.
Ahora, la elipse en cuyo interior ( U, V) se distribuye uniformemente tiene ecuación
( U cosθ + v sinθ)2una2+( - u pecadoθ + v cosθ)2si2= 1 ,
es decir,
(cos2θuna2+pecado2θsi2)tu2+ (pecado2θuna2+cos2θsi2)v2+ ( (1una2-1si2) pecado2 θ ) u v = 1 ,
que también se puede expresar como
σ2V⋅tu2+σ2U⋅v2- 2ρU, VσUσV⋅ u v =una2si24 4(1)
Ajuste
u = 0 en
( 1 ) da
h =a bσU.
while implicit differentiation of
(1) with respect to
u gives
σ2V⋅2u+σ2U⋅2vdvdu−2ρU,VσUσV⋅(v+udvdu)=0,
that is, the
tangent to the ellipse
(1) is horizontal at
the two points
( u , v ) en la elipse para la cual
ρU, VσU⋅ v =σv⋅ u .
El valor de
H puede deducirse de esto, y (en el improbable caso de que no haya cometido errores al hacer los cálculos anteriores) conducirá al resultado deseado.