Corrélation des variables aléatoires log-normales


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Étant donné X1 et X2 variables aléatoires normales avec coefficient de corrélation ρ , comment puis-je trouver la corrélation entre les variables aléatoires lognormales suivantes Y1 et Y2 ?

Y1=a1exp⁡(μ1T+TX1)

Y2=a2exp⁡(μ2T+TX2)

Maintenant, si et X 2 = σ 1 Z 2 , où Z 1 et Z 2 sont des normales standard, à partir de la propriété de transformation linéaire, nous obtenons:X1=σ1Z1X2=σ1Z2Z1Z2

Y1=a1exp⁡(μ1T+Tσ1Z1)

Y2=a2exp⁡(μ2T+Tσ2(ρZ1+1−ρ2Z2)

Maintenant, comment aller d'ici pour calculer la corrélation entre et Y 2 ?Y1Y2


@ user862, indice: utilisez la fonction chromatique de la normale bivariée.
— mpiktas

2
Voir l'équation (11) dans stuart.iit.edu/shared/shared_stuartfaculty/whitepapers/… (mais attention à la terrible composition).
— whuber

Réponses:


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Je suppose que et X 2 ∼ N ( 0 , σ 2 2 ) . Notons Z i = exp ( √X1∼N(0,σ12)X2∼N(0,σ22)Zi=exp⁡(TXi)

log⁡(Zi)∼N(0,Tσi2)
Zi

EZi=exp⁡(Tσi22)var(Zi)=(exp⁡(Tσi2)−1)exp⁡(Tσi2)
and
EYi=aiexp⁡(μiT)EZivar(Yi)=ai2exp⁡(2μiT)var(Zi)

Then using the formula for m.g.f of multivariate normal we have

EY1Y2=a1a2exp⁡((μ1+μ2)T)Eexp⁡(TX1+TX2)=a1a2exp⁡((μ1+μ2)T)exp⁡(12T(σ12+2ρσ1σ2+σ22))
So
cov(Y1,Y2)=EY1Y2−EY1EY2=a1a2exp⁡((μ1+μ2)T)exp⁡(T2(σ12+σ22))(exp⁡(ρσ1σ2T)−1)

Now the correlation of Y1 and Y2 is covariance divided by square roots of variances:

ρY1Y2=exp⁡(ρσ1σ2T)−1(exp⁡(σ12T)−1)(exp⁡(σ22T)−1)

Note that as long as the approximation ex≅1+x is valid on the final formula found above one has ρY1Y2≅ρ.
— danbarros
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