Covarianza de variables aleatorias transformadas


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Tengo dos variables aleatorias e .X>0Y>0

Dado que puedo estimar ¿cómo puedo estimar

Cov(X,Y),
Cov(log⁡(X),log⁡(Y))?

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Esta pregunta anterior se refería a la correlación en lugar de la covarianza, pero está relacionada: stats.stackexchange.com/questions/35941/…
— Douglas Zare

Respuestas:


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Uno podría adoptar el enfoque de la expansión de Taylor:

http://en.wikipedia.org/wiki/Taylor_expansions_for_the_moments_of_functions_of_random_variables

Editar:

Tome , .U=log⁡(X)V=log⁡(Y)

Utilice la expansión de Taylor multivariante para calcular una aproximación a (de manera similar al ejemplo al final de "Primer momento" en el enlace que hace el caso más simple de , y use expansiones univariadas para calcular aproximaciones a y (como se indica en la primera parte de la misma sección) con una precisión similar. A partir de esas cosas, calcule la covarianza (aproximada).E(UV)E(X.1/Y))E(U)E(V)

Al expandirse a un grado de aproximación similar al del ejemplo en el enlace, creo que terminas con términos en la media y la varianza de cada variable (no transformada) y su covarianza.

Edición 2:

Pero aquí hay un pequeño truco que puede ahorrar algo de esfuerzo:

Tenga en cuenta que y e .E(XY)=Cov(X,Y)+E(X)E(Y)X=exp⁡(U)Y=exp⁡(V)

Dado tenemos

E⁡[f(X)]≈f(μX)+f″(μX)2σX2
E⁡(exp⁡(U))≈exp⁡(μU)+exp⁡(μU)2σU2≈exp⁡(μU+12σU2)

Editar: El último paso se sigue de la aproximación de Taylor , lo cual es bueno para pequeño (tomando ).exp⁡(b)≈1+bbb=12σU2

(esa aproximación es exacta para , normal: )UVE⁡(exp⁡(U))=exp⁡(μU+12σU2)

DejeW=U+V

E⁡(XY)=E⁡(exp⁡(U).exp⁡(V))=E⁡(exp⁡(W))

≈exp⁡(μW)+exp(μW)2σW2≈exp⁡(μW+12σW2)

y dado , luegoVar⁡(W)=Var⁡(U)+Var⁡(V)+2Cov⁡(U,V)

(Editar:)

1+Cov⁡(X,Y)E⁡(X)E⁡(Y)=E⁡(XY)E⁡(X)E⁡(Y)
≈exp⁡(μW+12σW2)exp⁡(μU+12σU2).exp⁡(μV+12σV2)
≈exp⁡(μU+μV+12(σU2+σV2+2Cov⁡(U,V)))exp⁡(μU+12σU2).exp⁡(μV+12σV2)
≈exp⁡[Cov⁡(U,V)]

Por lo tanto, . Esto debería ser exacto para bivariado gaussiano.Cov⁡(U,V)≈log⁡(1+Cov⁡(X,Y)E⁡(X)E⁡(Y))U,V

Si utilizó la primera aproximación en lugar de la segunda, aquí obtendría una aproximación diferente.


¿Podría dar un poco más de detalles por favor? De todos modos, gracias por la sugerencia
— user7064

Editado para detalles.
— Glen_b

Gracias @Glend_b. Aceptaré cuándo se agregarán los detalles. Mientras tanto, +1 :-)
— user7064

Sin preocupaciones; Estaba ocupado en ese momento, luego lo olvidé por completo. Ahora arreglado
— Glen_b -Reinstate Monica

En general, funciona mejor para las variables no gaussianas si las variaciones de y son pequeñas (de manera equivalente, si los coeficientes de variación de e son pequeños). UVXY
— Glen_b -Reinstate Monica

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Sin suposiciones adicionales sobre e , no es posible deducir la covarianza del registro conociendo la covarianza inicial. Por otro lado, si pudo calcular partir de e , lo que le impide calcular partir de y directamente?XYCov(X,Y)XYCov(log⁡(X),log⁡(Y))log⁡(X)log⁡(Y)

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