Valeur attendue du rapport des variables aléatoires corrélées?


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Pour les variables aléatoires indépendantes et , existe-t-il une expression de forme fermée pourαβ

E[αα2+β2]

en termes de valeurs et de variances attendues de et ? Sinon, y a-t-il une bonne limite inférieure à cette attente?αβ

Mise à jour: je peux aussi mentionner que et . Je peux contrôler la variance sur et , et je pense à un paramètre où les variances de et sont assez petites par rapport à . Peut-être que leurs deux écarts-types sont inférieurs à 0,3.E[α]=1E[β]=0αβαβE[α]


Probablement pas. Avez-vous des formulaires explicites pour ? α,β
— Alex R.

Malheureusement non. J'ai juste des moyennes et des limites supérieures sur leurs variances. Des réflexions sur une borne inférieure analytique sur l'attente? C'est toujours entre 0 et 1. J'ai pensé à faire quelque chose avec l'inégalité de Chebyshev mais je me suis demandé s'il y avait une meilleure façon.
— Jeff

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Connaissez-vous la distribution conjointe de et ? Par exemple. Multivariée normale? αβ
— Matthew Gunn

Non, je ne peux pas supposer qu'ils sont normaux à plusieurs variables. J'ai juste qu'ils sont indépendants. Je m'attends à ce que chacun soit à peu près normal, mais je ne peux pas compter sur cela. J'ai besoin d'une vraie limite inférieure. Merci d'avoir demandé!
— Jeff

Réponses:


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J'ai pensé à une borne inférieure, bien que je ne pense pas que ce soit très serré. Je choisis juste une valeur arbitraire inférieure à la moyenne deα et une autre valeur arbitraire autour de la moyenne de β2. Étant donné que l'espérance est d'une variable aléatoire non négative, et parce queα et β sont indépendants,

E[αα2+β2]≥12P(α≥12)P(β2≤14).

Par l'inégalité de Chebyshev,

P(α≥12)=P(α−1≥−12)≥P(|α−1|≤12)=1−P(|α−1|≥12)≥1−4var(α)

Par l'inégalité de Markov,

P(β2≤14)=1−P(β2≥14)≥1−4E[β2]=1−4var(β)

Donc,

E[αα2+β2]≥12(1−4∗0.32)(1−4∗0.32)>0.28

Est-ce une façon plus standard / systématique de faire ce que je fais ici, qui se resserre?


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Je ne crois pas que cette limite inférieure de 0.28. À titre de contre-exemple, laissezα prendre la valeur (1+p)/(1−p) avec probabilité 1−p et −1 avec probabilité p, donc sa moyenne est 1. Laisserβ être essentiellement nul (par rapport à |α|). alorsα/α2+β2 prend la valeur −1 avec probabilité p et 1 avec probabilité 1−p, faisant son attente 1−2p. Choisirp≈1 montre que l'attente n'est limitée que par −1, et c'est la meilleure borne inférieure possible.
— whuber

@whuber - As p passe à 1, la variance de αdans votre contre-exemple aller à l'infini? Mais dans la question, la variance des deuxα et β sont délimités par 0.3. Désolé de ne pas avoir écrit cela plus clairement dans la question.
— Jeff

J'ai remarqué un défaut dans ma réponse: j'ai supposé α/α2+β2≥0mais c'est faux. Plutôtα/α2+β2≥−1, comme vous le constatez. Je me demande si la réponse peut être corrigée.
— Jeff

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Vous pouvez atteindre un minimum de −σ2(2+σ2) lorsque la variance de α est σ2. Pour ce faire,β identique à zéro et laissant α prendre deux valeurs: l'une est infinitésimale mais négative, avec probabilité (1+σ2)/(2+σ2); l'autre valeur est2+σ2.
— whuber

Je pense que cela résout mon problème. Thabks beaucoup. Souhaitez-vous l'afficher en tant que réponse afin que je puisse l'accepter?
— Jeff
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