การบรรจบกันในการกระจาย \ CLT


9

ระบุว่า , distr แบบมีเงื่อนไข ของเป็น\ ไค ^ 2 (2n) Nมีความแตกต่างเล็กน้อย ของปัวซอง ( \ theta ), \ thetaเป็นค่าคงที่เป็นบวกN=nYχ2(2n)Nθθ

แสดงว่าในขณะที่θ ,   (YE(Y))/Var(Y)N(0,1)ในการกระจาย

ใครสามารถแนะนำกลยุทธ์ในการแก้ปัญหานี้ ดูเหมือนว่าเราจำเป็นต้องใช้ CLT (Central Limit Theorem) แต่มันดูยากที่จะรับข้อมูลใด ๆ เกี่ยวกับYด้วยตัวเอง มี rv ที่สามารถแนะนำให้ใช้ตัวอย่างเพื่อสร้างYหรือไม่?

นี่คือการบ้านดังนั้นคำแนะนำชื่นชม


ดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่ clt ให้ฉันเช่นกัน บางทีคุณอาจจะเห็นได้ชัดอยู่แล้ว แต่ในฐานะที่เป็น -> อินฟินิตี้จะเกิดอะไรขึ้นกับ N
PeterR

ฉันควรจะดูการกระจายตัวของ N หรือไม่? ถ้าฉันเล่นกับมันดูเหมือนว่า pdf จะเป็น 0 เสมอฉันจะอนุมานอะไรได้บ้าง
user42102

ตัวแปรสุ่มของ poisson (theta) หมายถึงอะไร
PeterR

ฉันผสม N ในคำถามนี้และขนาดตัวอย่าง n ในคำจำกัดความของ CLT ดังนั้นE(N)=θ\ ดังนั้นเราเห็นว่าค่าที่คาดหวังของ N เข้าใกล้อนันต์ ฉันไม่แน่ใจว่าจะไปจากที่นี่แม้ว่า
user42102

1
คุณควรพิจารณาการกระจายไคสแควร์ที่ไม่ใช่ศูนย์กลาง การพิสูจน์ขีด จำกัด เป็นเรื่องปกติจะซับซ้อนกว่าการใช้ CLT ที่ฉันกลัวอย่างง่าย
caburke

คำตอบ:


3

ฉันให้วิธีการแก้ปัญหาตามคุณสมบัติของฟังก์ชั่นคุณลักษณะซึ่งกำหนดไว้ดังนี้ เรารู้ว่าการแจกแจงไม่ซ้ำกันถูกกำหนดโดยฟังก์ชันลักษณะดังนั้นฉันจะพิสูจน์ว่า และจากนั้นจะตามมาบรรจบที่ต้องการ

ψX(t)=Eexp(itX).
ψ(YEY)/Var(Y)ψN(0,1)(t), when θ,

เพื่อที่ฉันจะต้องคำนวณค่าเฉลี่ยและความแปรปรวนของซึ่งผมใช้กฎหมายของความคาดหวังทั้งหมด / แปรปรวน - http://en.wikipedia.org/wiki/Law_of_total_expectation ฉันใช้ค่าเฉลี่ยและความแปรปรวนของการแจกแจงปัวซองคือและค่าเฉลี่ยและ ความแปรปรวนของมีและVarตอนนี้แคลคูลัสมาพร้อมกับฟังก์ชั่นพิเศษ ตอนแรกฉันเขียนนิยามของเป็นY

EY=E{E(Y|N)}=E{2N}=2θ
Var(Y)=E{Var(Y|N)}+Var{E(Y|N)}=E{4N}+Var(2N)=4θ+4Var(N)=8θ
EN=Var(N)=θχ2n2E(Y|N=n)=2nVar(Y|N=n)=4nY
Y=n=1Z2nI[N=n], where Z2nχ2n2
ตอนนี้ฉันใช้ทฤษฎีบทซึ่งระบุ ฟังก์ชั่นลักษณะของคือซึ่งนำมาจากที่นี่: http://en.wikipedia.org/wiki/Characteristic_function_(probability_theory)
ψY(t)=n=1ψZ2n(t)P(N=n)
χ2n2ψZ2n(t)=(12it)n

ดังนั้นตอนนี้เราคำนวณฟังก์ชันคุณลักษณะสำหรับโดยใช้การขยายเทย์เลอร์สำหรับ ในตอนท้ายเราใช้คุณสมบัติของฟังก์ชั่นคุณสมบัติ ฉันกระโดดข้ามแคลคูลัสเพราะตอนนี้ยาวเกินไป ...Yexp(x)

ψY(t)=n=1ψZ2n(t)P(N=n)=n=1(12it)nθnn!exp(θ)=n=1(θ(12it))n1n!exp(θ)=exp(θ12it)exp(θ)=exp(2itθ12it)
ψ(YEY)/Var(Y)(t)=exp(iEYVarY)ψY(t/VarY)=exp(t22)exp(1+2it8θ)exp(t22)=ψN(0,1)(t), when θ

1

สิ่งนี้สามารถแสดงให้เห็นได้ผ่านความสัมพันธ์กับการกระจาย chisquared ที่ไม่ใช่ศูนย์ มีบทความวิกิพีเดียที่ดีเกี่ยวกับสิ่งที่ฉันจะอ้างอิงได้อย่างอิสระ! https://en.wikipedia.org/wiki/Noncentral_chi-squared_distribution

คุณได้รับว่า มีการกระจายค่าไคสแควกับองศาอิสระสำหรับ \ ที่นี่มีการกระจาย Poisson กับความคาดหวัง\Y|N=n2nn=0,1,,Nθ

จากนั้นเราก็สามารถเขียนฟังก์ชันความหนาแน่นของ (โดยไม่มีเงื่อนไข) ได้โดยใช้กฎความน่าจะเป็นทั้งหมดเช่น ซึ่งเกือบจะ เป็นความหนาแน่นของตัวแปร chisquared ที่ไม่ใช่ส่วนกลางยกเว้นระดับของพารามิเตอร์อิสระคือซึ่งไม่ได้กำหนดจริงๆ (สิ่งนี้ให้ไว้ในส่วนคำนิยามของบทความวิกิพีเดีย)Y

fY(y;0,θ)=i=0eθθii!fχ22i(y)
k=0

เพื่อให้ได้สิ่งที่ชัดเจนเราจะแทนที่สูตรด้านบนด้วย ซึ่งเป็นความหนาแน่นของตัวแปร chisquared noncentral กับองศาอิสระและไม่ใช่ศูนย์กลางพารามิเตอร์2ดังนั้นในการวิเคราะห์ของเราเราต้องจำไว้จะใช้วงเงินเมื่อหลังจากการ จำกัด\ นี่คือไม่มีเหตุผลเพราะในขอบเขตของความน่าจะเป็นของ

fY(y;k,θ)=i=0eθθii!fχ22i+k(y)
k2θk0θθN=0 ไปที่ศูนย์ดังนั้นมวลของจุดที่เป็นศูนย์จะหายไป (ตัวแปร chisquared ที่มีองศาความเป็นอิสระจะต้องตีความว่าเป็น pointmass ที่ศูนย์ดังนั้นจึงไม่มีฟังก์ชั่นความหนาแน่น)

ตอนนี้สำหรับแต่ละคงที่ใช้ผลในวิกิพีเดียในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการแจกแจงใกล้เคียงปกติซึ่งจะช่วยให้ผู้ขอวงเงินปกติมาตรฐานสำหรับแต่ละkจากนั้นให้ จำกัด เมื่อไปที่ศูนย์ซึ่งให้ผลลัพธ์ kkk

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.