2つのiid正常値の最小値と最大値の分散


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しましょう X そして Y イードになる 〜Norメートルal(0、1)

しましょう あ=メートルaバツ(バツ、Y) そして B=メートル私ん(バツ、Y)

なに Var(あ) そして Var(B)?

シミュレーションから、 Var(あ)=Var(B) 約0.70。

これを分析的に取得するにはどうすればよいですか?

回答:


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あなたが自分自身を納得させることができるなら

最高(バツ、Y)=d−分(バツ、Y)、
次に、両側で分散を取ると、答えが得られます。

他の部分については、おそらく手動で統合する必要があります。


1
指定した式は、Var(A)= Var(B)であることを示しており、これにより、式からすでに個々の分散を計算できます。これから0.68が得られますが、これはシミュレーションの答えに十分近いと思います。Var(あ)+Var(B)=2−2π
— user164144 2017

1
また、指定した式が一般にとして保持されることも読みました。明確にするために、XとYの平均が0であるため、-fの負の値は私の場合には関係ありません。メートルaバツ(f)=−メートル私ん(−f)
— user164144 2017

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@ user164144はい、そうですが、2番目の部分はそれ以上です。代数、論理、独立性、対称性によってそれぞれ。次に、他の人のために同様のことを行うことができ、cdfが同じであることがわかります。P(−分(バツ、Y)≤a)=P(分(バツ、Y)≥−a) =P(バツ≥−a、Y≥−a)=P(バツ≥−a)P(Y≥−a)=P(バツ≤a)P(Y≤a)
— テイラー

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2つ以上のiid法線に一般化する長い道のりを実行すると、MAPLEの積分計算は次のようになります。

Eあ2=

2*int(z^2*1/sqrt(2*Pi)*int(exp(-x^2/2),x=-infinity..z)*1/sqrt(2*Pi)*exp(-z^2/2),z=-infinity..infinity);

これは1です。

Eあ=

2*int(z*1/sqrt(2*Pi)*int(exp(-x^2/2),x=-infinity..z)*1/sqrt(2*Pi)*exp(-z^2/2),z=-infinity..infinity);

これはと同じです。1/π

したがって、Var(A)= 0.68169 ...これは私のシミュレーションと一致します。1−1/π=

もちろん、Var(B)は同じです。


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標準化された通常のケースを考えます(一般化するのは簡単なことです)。レッツ。Z=最高(バツ、Y)

FZ(z)=P(最高(バツ、Y)≤z)=P(バツ≤z、Y≤z)=Φ(z)2

したがって、微分によって取得します。fZ(z)

期待については、次の点に注意してください。

ddバツφ(バツ)Φ(バツ)=−バツφ(バツ)Φ(バツ)+φ(バツ)2

さらに、は、いくつかの定数およびについて、で記述できることに注意してください。そこからあなたはそれを示すことができるはずですφ(バツ)2aφ(bバツ)ab

∫バツφ(バツ)Φ(バツ)dバツ=1212πΦ(バツ2)−φ(バツ)Φ(バツ)+C
(そうでない場合、微分で表示...)

そして、導関数を取ることで、以前の結果を使用してに到達できるはずです。バツφ(バツ)Φ(バツ)E(Z2)

....または、ここで定積分の表を使用してください:https : //en.wikipedia.org/wiki/List_of_integrals_of_Gaussian_functions#Definite_integrals

少し操作するだけで、そこから期待と分散ができると思います。

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