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+1ρ2Z2)

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 2N ( 0 , σ 2 2 ) . Notons Z i = exp ( X1N(0,σ12)X2N(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)=EY1Y2EY1EY2=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 ex1+x is valid on the final formula found above one has ρY1Y2ρ.
danbarros
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