ความคาดหวังตามเงื่อนไขของตัวแปรสุ่มแบบเลขชี้กำลัง


13

สำหรับตัวแปรสุ่ม ( ) ฉันรู้สึกว่าสัญชาตญาณ\ mathbb {E} [X | X> x]ควรจะเท่ากับx + \ mathbb {E} [x]ตั้งแต่ความจำโดยคุณสมบัติการกระจายของx | x> xเป็นเช่นเดียวกับที่ของxแต่ขยับตัวไปทางขวาโดยxX∼Exp(λ)E[X]=1λE[X|X>x]x+E[X]X|X>xXx

อย่างไรก็ตามฉันกำลังดิ้นรนที่จะใช้คุณสมบัติที่ไม่มีหน่วยความจำเพื่อให้การพิสูจน์ที่เป็นรูปธรรม ความช่วยเหลือใด ๆ ที่ชื่นชมมาก

ขอบคุณ


คำแนะนำ: fX|X>a(x)=fX(x−a)คือการแสดงออกทางคณิตศาสตร์ที่สอดคล้องกับ "ขยับตัวไปทางขวาโดย" และอื่น ๆE [X \ กลาง X> a] = \ int _ {- \ infty} ^ \ infty xf_ {X \ mid X> a} (x) \, \ mathrm dx = \ int _ {- \ infty} ^ \ infty xf_X (xa) \, \ mathrm dx ทีนี้การเปลี่ยนแปลงของตัวแปรบนอินทิกรัลทางด้านขวา a
E[X∣X>a]=∫−∞∞xfX∣X>a(x)dx=∫−∞∞xfX(x−a)dx.
— Dilip Sarwate

2
โปรดทราบว่า X|X>xเป็นที่ถูกตัดทอนกระจายตัดทอนใต้ " x " กระจายชี้แจง .Specially มันจะขยับตัวและขยับชี้แจงไม่ได้มีคุณสมบัติความจำ
— โฆษณา

คำตอบ:


13

…โดยคุณสมบัติความจำการกระจายของX|X>xเป็นเช่นเดียวกับที่ของXแต่ขยับตัวไปทางขวาโดยxx

ให้แสดงฟังก์ชั่นความหนาแน่น (PDF) ของXจากนั้นสูตรทางคณิตศาสตร์สำหรับสิ่งที่คุณระบุอย่างถูกต้องนั่นคือเงื่อนไข pdf ของเนื่องจากนั้นเหมือนกับของ แต่เลื่อนไปทางขวาโดยนั่นคือ(TX) ดังนั้น , ค่าคาดหวังของเนื่องจากคือ fX(t)X−X{X>x}Xx −fX∣X>x(t)=fX(t−x)E[X∣X>x]X{X>x}

E[X∣X>x]=∫−∞∞tfX∣X>x(t)dt=∫−∞∞tfX(t−x)dt=∫−∞∞(x+u)fX(u)duon substituting u=t−x=x+E[X].
โปรดทราบว่าเราไม่ได้ใช้ความหนาแน่นของอย่างชัดเจนในการคำนวณและไม่จำเป็นต้องรวมอย่างชัดเจนหากเราเพียงจำได้ว่า (i) พื้นที่ภายใต้ pdf คือและ (ii) คำจำกัดความ ของค่าที่คาดหวังของตัวแปรสุ่มแบบต่อเนื่องในรูปของ pdfX1


9

สำหรับเหตุการณ์มีความน่าจะเป็น0 ดังนั้น แต่ (ใช้เล่ห์เหลี่ยมของไฟน์แมนพิสูจน์โดยทฤษฎีการลู่เข้าครอบงำเพราะมันสนุก) x>0{X>x}P{X>x}=1−FX(x)=e−λx>0

E[X∣X>x]=E[XI{X>x}]P{X>x},
E[XI{X>x}]=∫x∞tλe−λtdt=(∗)
(∗)=−λ∫x∞ddλ(e−λt)dt=−λddλ∫x∞e−λtdt
=−λddλ(1λ∫x∞λe−λtdt)=−λddλ(1λ(1−FX(x)))
=−λddλ(e−λxλ)=(1λ+x)e−λx,
ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่ต้องการ
E[X∣X>x]=1λ+x=E[X]+x.

2
ถึงแม้ว่าการใช้กลอุบายของไฟน์แมนนั้นน่าสนใจ แต่ทำไมไม่รวมส่วนต่างๆเพื่อรับ
∫x∞tλe−λtdt=−te−λt|x∞+∫x∞e−λtdt=(x+1λ)e−λx?
— Dilip Sarwate
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.