制服の比率の分布:何が問題なのですか?


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とが区間[0,1]の 2つのiid一様確率変数であると仮定し ます。XY[0,1]

してみましょうZ=X/Y、私はのCDF探していますZ、すなわちPr(Z≤z)。

今、私はこれを行う2つの方法を考え出しました。1つはpdfと一致する正しい答えを生成します:http : //mathworld.wolfram.com/UniformRatioDistribution.html、もう1つは生成しません。2番目の方法が間違っているのはなぜですか?

最初の方法

Pr(Z≤z)=Pr(X/Y≤z)=Pr(X≤zY)=∫01∫0min(1,zy)dxdy=∫01min(1,zy) dy ={∫01/zzy dy+∫1/z1dy:z>1∫01zy dy:z≤1 ={1−12z:z>1z2:z≤1

これは正しいようです。

第二の方法

Pr(バツ/Y≤z)=Pr(バツ≤zY | zY≥1)Pr(zY≥1)+Pr(バツ≤zY | zY<1)Pr(zY<1)総確率によるPr(zY <1)

=Pr(バツ≤zY | zY≥1)Pr(Y≥1/z)+Pr(バツ≤zY | zY<1)Pr(Y<1/z)

をとると、 z>1(1)(1−1z)+(∫01/z∫0zydバツdy)(1z)=1−1z+(∫01/zzy dy)(1z)=1−1z+12z2

これはすでに異なります。なぜこれが間違っているのですか?

ありがとう!

回答:


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ここにヒントがあります。

という用語を注意深く検討してください。特に、具体性については、イベント考慮して、選択します。P(バツ≤zY|zY<1)z=2P(バツ≤2Y|Y<1/2)

次に、この図を見てください(これは上記の確率と非常に密接に関連しています)。

ユニフォームの比率の条件付き確率プロット

さて、その条件付き確率は特定の選択に依存しますか?z


より正式な画像の説明は次のとおりですとすると、のpdf はことがわかります。したがって、しかし、以前のように積分を設定しても機能しない理由はまだわかりません。zの値が実際の役割を果たさない場合でも、なぜxの積分制限をzyに設定し、次にyの積分制限を1 / zに設定するとこれが修正されないのですか?R=zYR1/zPr(バツ≤R∧R<1)=∫01∫0r1/z dバツ dr=12z
— Junier、2011

ああ、そうだと思う。したがって、この縮小された領域{(x、y):y <1 / z}を単位正方形に配置し、その領域をzだけ拡張するので、{(x、y):y <z / z}。つまり、すべての単位が再び正方形になります。x <yが1/2である領域。しかし、この直観を数学的にどのように形式化するのでしょうか。つまり、この契約に従って、正式にルートを拡大しますか?そして、これらのタイプの間違いを避けるためのいくつかのヒントは何ですか?
— Junier

2
@Junier絵を描くことはしばしば役立ちます:-)。
— whuber

+1 @whuber。疑問がある場合は、絵を描いてください。これは常に私が抱えている問題を明らかにするようです。
— フォミテ2011

2
これを数学的に形式化する方法に依存します。最初なおあるジョイント確率、計算しようとした条件付き確率ではありません。これはよくある間違いです。持っているものをで割ると、正しい答えが得られることに注意してください。(これはベイズの規則にすぎません。)∫01/z∫0zydバツdyP(0≤バツ≤zY、0≤Y≤1/z)P(0≤Y≤1/z)=1/z
— 枢機卿、
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