Var(X)は既知ですが、Var(1 / X)の計算方法は?


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しかない場合Var(X)Var(1X)

の分布に関する情報Xがないため、変換、または確率分布を使用する他の方法を使用できませんX


これはあなたを助けるかもしれないと思います。
クリストフ

回答:


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それは不可能です。

ランダム変数のシーケンスXnを考えます。ここで、

P(Xn=n1)=P(Xn=n+1)=0.5

次に:

Var(Xn)=1for all n

ただし、は、が無限大になるにつれてゼロに近づきます。nVar(1Xn)n

Var(1Xn)=(0.5(1n+11n1))2

この例では、事実使用の翻訳下で不変である、しかしありません。X V a r 1Var(X)XVar(1X)

しかし、と仮定しても、は計算できません。V a r 1E(X)=0Var(1X)

P(Xn=1)=P(Xn=1)=0.5(11n)

そして

P(Xn=0)=1nfor n>0

次に、が無限大になるにつれては1に近づきますが、すべてのになります。n V a r 1Var(Xn)nNVar(1Xn)=n


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テイラー級数を使用して、変換されたランダム変数の低次モーメントの近似値を取得できます。分布が(特定の意味で)平均の周りにかなり「きつい」場合、近似はかなり良いものになります。

例えば

g(X)=g(μ)+(Xμ)g(μ)+(Xμ)22g(μ)+

そう

Var[g(X)]=Var[g(μ)+(Xμ)g(μ)+(Xμ)22g(μ)+]=Var[(Xμ)g(μ)+(Xμ)22g(μ)+]=g(μ)2Var[(Xμ)]+2g(μ)Cov[(Xμ),(Xμ)22g(μ)+]+Var[(Xμ)22g(μ)+]

多くの場合、最初の用語のみが取られます

Var[g(X)]g(μ)2Var(X)

この場合(私が間違えなかったと仮定)、、。 Var[1g(X)=1XVar[1X]1μ4Var(X)

ウィキペディア:ランダム変数の関数のモーメントのテイラー展開

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これを説明するいくつかの例。Rで2つの(ガンマ分布)サンプルを生成します。1つは平均に関する「それほど厳密ではない」分布で、もう1つは少し厳密です。

 a <- rgamma(1000,10,1)  # mean and variance 10; the mean is not many sds from 0
 var(a)
[1] 10.20819  # reasonably close to the population variance

近似は、分散が近いことを示唆しています。1 / 10 4 × 10 = 0.0011/a(1/10)4×10=0.001

 var(1/a)
[1] 0.00147171

代数計算では、実際の母集団の分散は1/6480.00154

今、よりタイトなもののために:

 a <- rgamma(1000,100,10) # should have mean 10 and variance 1
 var(a)
[1] 1.069147

近似は、分散が近いことを示唆しています。1 / 10 4 ×1/a(1/10)4×1=0.0001

 var(1/a)
[1] 0.0001122586

代数計算では、逆数の母分散はます。102992×980.000104


1
この場合、非常に弱い仮説は、の平均(whence分散)が存在しないという結論につながることに注意してください。つまり、回答の近似はかなり誤解を招く可能性があります。:-)仮説の例は、の密度がゼロ付近の間隔で連続しており、です。密度はある間隔ゼロから離れるので、結果は次のようになります。もちろん、与えられたばかりの仮説は、可能な限り最も弱いものではありません。X f f 0 0 [ ϵ ϵ ]1/XXff(0)0[ϵ,ϵ]
枢機

テイラー級数の引数が失敗する理由は、が剰余(エラー)項を隠すためです。この場合、これは周りでうまく動作し。
R(x,μ)=(x+μ)(xμ)2xμ,
x=0
枢機卿

実際、0付近の密度の振る舞いに注意する必要があります。上記のガンマの例では、逆分布は逆ガンマであり、有限平均を得るにはが必要です(は反転するガンマ)。2つの例にはおよび。たとえそうだとしても(反転のための「素敵な」分布で)、より高い項の無視は、顕著なバイアスを導入する可能性があります。α>1αα=10α=100
Glen_b-モニカの復活

:これは正しい方向に思える、相反するのではなく、相互の標準正規分布の正規分布にシフトen.wikipedia.org/wiki/...
フェリペ・G. Nievinski
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