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Si , encuentre la distribución de Y = 2 XX∼C(0 0,1) .Y=2X1-X2

Tenemos FY(y)=PAGr(Y≤y)

=PAGr(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

Me pregunto si la distinción de casos anterior es correcta o no.

Por otro lado, lo siguiente parece un método más simple:

Podemos escribir usando la identidad 2 tan zY=tan⁡(2tan−1⁡X)2tan⁡z1−tan2⁡z=tan⁡2z

Ahora, X∼C(0,1)⟹tan−1⁡X∼R(−π2,π2)

⟹2tan−1⁡X∼R(−π,π)

, siendo el último una transformación de 2 a 1.⟹tan⁡(2tan−1⁡X)∼C(0,1)

Pero si se me pide que derive la distribución de partir de la definición, supongo que el primer método es cómo debo proceder. El cálculo se vuelve un poco desordenado, pero ¿llego a la conclusión correcta? Cualquier solución alternativa también es bienvenida.Y


Distribuciones Univariadas Continuas (Vol.1) por Johnson-Kotz-Balakrishnan ha resaltado esta propiedad de la distribución Cauchy. Resulta que este es solo un caso especial de un resultado general.

ingrese la descripción de la imagen aquí

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La segunda solución es completamente correcta, por lo que no debe haber objeciones.
— Xi'an

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Adición: desde , la primera resolución debería terminar con esta identidad en la tangente. P(X<x)=tan−1⁡(x)/π+1/2
— Xi'an

@ Xi'an En realidad estoy tratando de terminar el argumento en el primer método.
— StubbornAtom

Respuestas:


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Una forma alternativa, más simplista, de verlo:

distribución estándar de Cauchy:

f(x)dx=π−1x2+1dx

transformaciones de variables:

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

transformación de distribución:

g(u)du=∑i=1,2f(xi(u))|dxidu|du

Si trabajas con eso, que no necesita volverse tan desordenado, obtendrás

g(u)=π−1u2+1

representación grafica

representación gráfica intuitiva de transformación


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 lo cambiaré.
— Sextus Empiricus

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La transformación en el segundo enfoque parece falta de motivación (algunos detalles en eso también deben llenarse). Aquí, desde el cálculo de la función característica, estoy tratando de respaldar su transformación "misteriosa".

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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