Distribution normale


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Il y a un problème de statistiques, je n'ai malheureusement aucune idée par où commencer (j'étudie par moi-même donc il n'y a personne à qui je puisse demander, si je ne comprends pas quelque chose.

La question est

iid N ( a , b 2 ) ; a = 0 ; b 2 = 6 ; v a r ( X 2 + Y 2 ) = ?X,OuiN(une,b2);une=0;b2=6;vuner(X2+Oui2)=?

Réponses:


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Puisque vous traitez avec des données normales IID, il vaut la peine votre problème un peu généralisant à regarder le cas où vous avez et vous voulez Q n ≡ V ( ∑ n i = 1 X 2 i ) . (Votre question correspond au cas où n = 2. ) Comme d'autres utilisateurs l'ont souligné, la somme des carrés des variables aléatoires normales IID est un chi carré non central à l' échelleX1,...,Xn∼IID N(une,b2)Qn≡V(∑je=1nXje2)n=2variable aléatoire, et donc la variance d'intérêt peut être obtenue à partir de la connaissance de cette distribution. Cependant, il est également possible d'obtenir la variance requise en utilisant des règles de moment ordinaires, combinées à la connaissance des moments de la distribution normale . Je vais vous montrer comment procéder ci-dessous, par étapes.


Trouver la variance en utilisant des moments de la distribution normale: Puisque les valeurs sont IID (et en prenant X pour une valeur générique de cette distribution) vous avez: Q n ≡ V ( n ∑ i = 1 X 2 iX1,...,XnX où nous désignons les moments bruts commeμ ′ k ≡E(Xk). Ces moments bruts peuvent être écrits en termes des moments centrauxμk≡E((X-E(X))k)et de la moyenneμ ′ 1 =E(X

Qn≡V(∑je=1nXje2)=∑je=1nV(Xje2)=nV(X2)=n(E(X4)-E(X2)2)=n(μ4′-μ2′2),
μk′≡E(Xk)μk≡E((X-E(X))k) utilisantdes formules de conversion standardμ1′=E(X), et nous pouvons alors rechercher les moments centraux de la distribution normale et les remplacer par.

En utilisant les formules de conversion de moment, vous devriez obtenir: Pour la distributionX∼N(a,b2)nous avons la moyenneμ ′ 1 =aet les moments centraux d'ordre supérieurμ2=b2,μ3=0etμ4b4

μ2′=μ2+μ1′2,μ3′=μ3+3μ1′μ2+μ1′3,μ4′=μ4+4μ1′μ3+6μ1′2μ2+μ1′4.
X∼N(une,b2)μ1′=uneμ2=b2μ3=0μ4=3b4. Cela nous donne les moments bruts:
μ2′=b2+une2,μ3′=3uneb2+une3,μ4′=3b4+6une2b2+une4.
Maintenant, essayez de les replacer dans l'expression originale pour trouver la variance qui vous intéresse.

La substitution dans la première expression donne:

Qn=n(μ4′-μ2′2)=n[(3b4+6une2b2+une4)-(b2+une2)2]=n[(3b4+6une2b2+une4)-(b4+2une2b2+une4)]=n[2b4+4une2b2]=2nb2(b2+2une2).
n=2Q2=4b2(b2+2une2)

Xje/b∼N(une/b,1)

∑je=1n(Xjeb)2∼Chi-Sq non central(k=n,λ=nune2b2).
Qn≡V(∑je=1nXje2)=b4⋅V(∑je=1n(Xjeb)2)=b4⋅2(k+2λ)=2b4(n+2nune2b2)=2nb2(b2+2une2).

2
Les balises de spoiler sont inutiles et distrayantes.
— Alexis

3

XOuiN(une,b2)(X-uneb)2+(Oui-uneb)2χ2(2)

Pensez-vous pouvoir le prendre à partir de là?


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