確率密度関数の変数の変化の導出?


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本のパターン認識と機械学習(式1.27)では、

py(y)=px(x)|dxdy|=px(g(y))|g′(y)|
ここで、x=g(y)、px(x)は、変数の変化に関して対応するpdfpy(y)です。

書籍は、その観察が範囲に入るので、それがだと言う、の値が小さいためであろうδ X、範囲に変換する(Y 、Y + δ Y )。(x,x+δx)δx(y,y+δy)

これは正式にどのように導出されますか?


Dilip Sarwateからの更新

結果は、が厳密に単調な増加または減少関数である場合にのみ保持されます。g


LV Raoの回答にいくつかのマイナーな編集 場合したがってG

P(Y≤y)=P(g(X)≤y)={P(X≤g−1(y)),if g is monotonically increasingP(X≥g−1(y)),if g is monotonically decreasing
g単調増加している F Y(Y )= F Xを(G - 1(Y ))⋅ D
FY(y)=FX(g−1(y))
単調減少であれば FY(Y)=1-FX(G-1(Y))FY(Y)=-FX(G-1(Y))⋅dは
fY(y)=fX(g−1(y))⋅ddyg−1(y)
FY(y)=1−FX(g−1(y))
∴FY(Y)=FX(G-1(Y))⋅| d
fY(y)=−fX(g−1(y))⋅ddyg−1(y)
∴fY(y)=fX(g−1(y))⋅|ddyg−1(y)|

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結果は、が厳密に単調な増加または減少関数である場合にのみ保持されます。のグラフを描くgg

あなたの本の説明は、私がstats.stackexchange.com/a/14490/919で提供したものを連想させます。また、一般的な代数的手法をstats.stackexchange.com/a/101298/919に掲載し、幾何学的な説明をstats.stackexchange.com/a/4223/919に掲載しました。
— whuber

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あなたの説明のための@DilipSarwateおかげで、私は直感を理解すると思うが、私は、それが既存のルールと定理:)使用して導出することができる方法で、より興味
— dontlooを

回答:


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XpdfY=g(X)pdfY

P(Y≤y)=P(g(X)≤y)=P(X≤g−1(y))orFY(y)=FX(g−1(y)),by the definition of CDF
yYY
fY(y)=fX(g−1(y))⋅ddyg−1(y)
Y
fY(y)=−fX(g−1(y))⋅ddyg−1(y)
∴fY(y)=fX(g−1(y))⋅|ddyg−1(y)|

しかし、fx上の積分は1になり、fyはfxのスケーリングされたバージョンであるため、abs()のヤコビアンが1または-1でない限り、fyは適切なpdfではないということではありませんか?
— クリス

@クリスのヤコビアン g−1は必ずしも定数関数ではないため、ある場所では1を超え、他の場所では<1になることがあります。
— ヤサースアガルワル
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