2つの独立した一様確率変数間の比率の分布


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Supppseとはで標準的に均一に分布し、それらは独立しています PDFとは何ですかバツY[0、1]Z=Y/バツ

ある確率理論の教科書からの答えは

fZ(z)={1/2、もし 0≤z≤11/(2z2)、もし z>10、さもないと。

対称性により、であってはならないのだろうか?上記のPDFによると、これは当てはまりません。fZ(1/2)=fZ(2)


とドメインは何ですか?バツY
— ソビ


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なぜこれが真実であると期待するのでしょうか?密度関数はしっかり確率は点の近傍であり、明らかに、より困難であるパックどのように伝える近くによりも(そのインスタンス考える常にすることができ何でですが、場合はです)。2 1 / 2 Z 1 / 2 X Z < 2 X > 1 / 2Z21/2Z1/2バツZ<2バツ>1/2
— dsaxton


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私はそれが重複しているとは思わない、その質問はPDFを探している、ここで私はPDFを持っている、私はその正確さを疑問視している(おそらくかなり素朴に)。
— 15

回答:


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正しいロジックは、独立した、 および が同じ分布を持つため、 ここで、 CDFは、が連続ランダム変数であるため、あるという事実を使用します。よってのPDF満たす したがってZ = YX,Y∼U(0,1) Z−1=XZ=YX 0<z<1 P { YZ−1=XY0<z<1 Y

P{Yバツ≤z}=P{バツY≤z}=P{Yバツ≥1z}FZ(z)=1−FZ(1z)
P{Z≥}=P{Z>}=1-FZ()ZFZ(Z)=Z-2FZ(Z-1)、YバツP{Z≥a}=P{Z>a}=1−FZ(a)ZのF Z(1
fZ(z)=z−2fZ(z−1)、0<z<1。
fZ(1fZ(12)=4fZ(2)、そして あなたがそうあるべきだと思ったではありません。fZ(12)=fZ(2)

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この分布は対称的です。正しい見方をすれば。

(正しく)観測された対称性は、およびが同一に分布している必要があるということです。比率とべき乗を使用する場合、実際には正の実数の乗法グループ内で作業しています。位置不変測度のアナログに添加実数あるスケール不変測度乗法群で正の実数の数字。これらの望ましい特性があります:X / Y = 1 /(Y / X )D λ = D X R D μ = D X / X R *Y/XX/Y=1/(Y/X)dλ=dxR dμ=dx/xR∗

  1. X → A X 、A 、D μ (X )= D (X )dμは、正の定数に対する変換では不変ですバツ→aバツa

    dμ(aバツ)=d(aバツ)aバツ=dバツバツ=dμ。
  2. X → X B Bのdはμ (X B)= D (X B)dμは、非ゼロの数の変換下で共変ですバツ→バツbb

    dμ(バツb)=d(バツb)バツb=bバツb−1dバツバツb=bdバツバツ=bdμ。
  3. D λ D μ (E 、X)= DとEのXdμは指数関数を介して変換されます: 同様に、は対数を介してに変換されます。dλDλDμ

    dμ(eバツ)=deバツeバツ=eバツdバツeバツ=dバツ=dλ。
    dλdμ

(3)測定されたグループと間で同型を確立します。であるため、加法空間での反射は乗法空間での反転に対応します。(R *、* 、D μ )のx → - X X → 1 / X E - X = 1 / E X(R、+、dλ)(R∗,∗,dμ)x→−xx→1/xe−x=1/ex

レッツは、確率要素を書き込むことによって、これらの観察を適用面で(暗黙的に理解すること)よりもむしろ:D μ Z > 0 、D λZ=Y/Xdμz>0dλ

fZ(z)dz=gZ(z)dμ=12{1dz=zdμ,if 0≤z≤11z2dz=1zdμ,if z>1.

これは、PDFで不変測度に関してdμあるに比例し、ときとにとき近いあなたが望んでいたものに、。Z 0 < Z ≤ 1 1 / Z 1 ≤ ZgZ(z)z0<z≤11/z1≤z


これは、1回限りのトリックではありません。役割を理解すると、多くの数式がよりシンプルで自然に見えます。例えば、パラメータとガンマ関数の確率要素、なる。再スケーリング、べき乗、または累乗によってを変換する場合、よりもを使用する方が簡単です。K X K - 1 E Xdμkのx のk E のx D μ D μ D λ Xxk−1exdxxkexdμdμdλx

グループの不変メジャーの概念もはるかに一般的であり、変換のグループ(測定単位の変更、高次元の回転など)の下で問題が不変性を示す統計の領域に適用されます。 )。


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非常に洞察に満ちた答えのように見えます。残念ですが、現時点では理解できません。後で確認します。
— 15

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幾何学的に考えると...

で -平面、一定の曲線原点を通る線です。(は勾配です。)線との交点を見つけることにより、原点からの線からの値を読み取ることができます。(射影空間を学習したことがある場合:ここでは均質化変数なので、スライス値を見るのは比較的自然なことです。)Y Z = Y / X Y / X Z X = 1 X X = 1XYZ=Y/XY/XZX=1XX=1

sの小さな間隔考えます。この間隔は、からへの線分として線で議論することもできます。この間隔を通過する原点を通る線のセットは、正方形内に実線の三角形を形成します、これは実際に関心のある領域です。もし、次いで三角形の面積である、間隔一定の長さを維持し、それをスライドSOおよびダウン行(ただし、または過ぎていない)(、B )X = 1 (1 、)(1 、B )(X 、Y )∈ U = [ 0 、1 ] × [ 0 、1 ] 0 ≤ < B ≤ 1 1Z(a,b)X=1(1,a)(1、b)(バツ、Y)∈うん=[0、1]×[0、1]0≤a<b≤1X=101(X、Y)Z12(1−0)(b−a)バツ=101)、面積は同じであるため、三角形でを選択する確率は一定であるため、間隔でを選択する確率は一定です。(バツ、Y)Z

ただし、場合、領域境界は線から離れ、三角形は切り捨てられます。場合、原点を通るおよびからの上限までの投影線は、点および。結果の三角形の面積はです。このことから、面積が均一ではなくさらに右にスライドさせると、三角形の点を選択する確率がゼロに減少します。U X = 1 1 ≤ < B (1 、)(1 、B )U (1 /、1 )(1 / B 、1 )1b>1うんバツ=11≤a<b(1、a)(1、b)うん(1/a、1)(1/b、1)(a、b)12(1a−1b)(1−0)(a、b)

次に、他の回答で示された同じ代数が問題を解決します。特に、OPの最後の質問に、はに達する線に対応しますが、はそうではないため、望ましい対称性は成り立ちません。X = 1つのF Z(2 )fZ(1/2)バツ=1fZ(2)


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記録のためだけに、私の直感はまったく間違っていました。確率ではなく密度について話しています。正しいロジックは、それをチェックすることです

∫1kfZ(z)dz=∫1/k1fZ(z)=12(1−1k)
、

そして、これは確かにそうです。


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うん、ユニフォームの比率の分布:何が問題なの? CDFを提供します。ここのPDFは、CDFの単なる派生物です。したがって、式は正しいです。あなたの問題は、Zが1を中心に「対称」であると考えるという仮定にあると思います。しかし、これは正しくありません。直感的に、Zは歪んだ分布である必要があります。たとえば、Yが間の固定数で、Xが0に近い数である場合、比率は無限になります。したがって、分布の対称性は正しくありません。これが少し役立つことを願っています。(0 、1 )Z=Y/バツ(0、1)

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