そうでないことを示すU = X + Y Uは均一[0,1]上に分散され、XおよびYは独立しており、同一分布。あなたはないはず XとYが連続変数であることを前提としています。
場合の矛盾で十分によって簡単証明X
ただし、この証明はX には拡張されず、Y
そうでないことを示すU = X + Y Uは均一[0,1]上に分散され、XおよびYは独立しており、同一分布。あなたはないはず XとYが連続変数であることを前提としています。
場合の矛盾で十分によって簡単証明X
ただし、この証明はX には拡張されず、Y
回答:
結果は写真で証明できます。目に見える灰色の領域は、均一な分布は2つの独立した同一に分布した変数の合計として分解できないことを示しています。
ましょX及びYは、そのようなことはIIDであるX + Yが上に均一な分布を有する[ 0 、1 ]。すべてのそれはこの手段0 ≤ ≤ B ≤ 1、
PR (< X + Y ≤ B )= B - 。
共通の分布の本質的な支持X及びY故には[ 0 、1 / 2 ](別段のためにその正の確率が存在することになるX + Yの外側にある[ 0 、1 ])。
してみましょう0 < ε < 1 / 4。ランダム変数の合計がどのように計算されるかを示すこの図を考えてください:
基礎となる確率分布は、(X 、Y )の結合分布です。任意のイベントの確率は< X + Y ≤ Bは線間延伸対角線バンドによってカバーされる全確率で与えられるX + Y =およびX + Y = B。このような3つのバンドが示されている:から0までε、左下に小さな青い三角形として現れます。1 / 2 - εに1 / 2
図の左下の三角形をそれを含む左下の正方形と比較し、XおよびYの iid仮定を活用することにより、
ϵ=Pr(X+Y≤ϵ)<Pr(X≤ϵ)Pr(Y≤ϵ)=Pr(X≤ϵ)2.
Note that the inequality is strict: equality is not possible because there is some positive probability that both X
Similarly, comparing the red triangle to the square in the upper right corner,
ε = のPr (X + Y > 1 - ε )< のPr (X > 1 / 2 - ε )2。
最後に、左上と右下にある2つの反対側の三角形を、それらを含む対角バンドと比較すると、別の厳密な不等式が得られます。
2 ε < 2 のPr (X ≤ ε )のPr (X > 1 / 2 - ε )< のPr (1 / 2 - ε < X + Y ≤ 1 / 2 + ε )= 2 ε 。
The first inequality ensues from the previous two (take their square roots and multiply them) while the second one describes the (strict) inclusion of the triangles within the band and the last equality expresses the uniformity of X+Y
I tried finding a proof without considering characteristic functions. Excess kurtosis does the trick. Here's the two-line answer: Kurt(U)=Kurt(X+Y)=Kurt(X)/2
Rather more interesting is the line of reasoning that got me to that point. X
E(X+Y)=E(X)+E(Y)=2E(X)=0.5
So E(X)=0.25
Var(X+Y)=Var(X)+Var(Y)=2Var(X)=112
Hence Var(X)=124
Now, what's the largest standard deviation that a random variable can have if the smallest value it can take is 0, the largest value it can take is 0.5, and the mean is 0.25? Collecting all the probability at two point masses on the extremes, 0.25 away from the mean, would clearly give a standard deviation of 0.25. So our σX
Second moment considerations almost put an impossible constraint on X
κi(U)=κi(X+Y)=κi(X)+κi(Y)=2κi(X)
This additivity property is precisely the generalisation of how we dealt with the mean and variance above - indeed, the first and second cumulants are just κ1=μ
Then κ3(U)=2κ3(X)
So instead, let's try the excess kurtosis, γ2=κ4κ22=E(X−μX)4σ4X−3
Kurt(U)=Kurt(X+Y)=Kurt(X)/2
The uniform distribution has excess kurtosis −1.2