e são independentemente distribuídos variáveis aleatórias onde e. Qual é a distribuição de ?
A densidade conjunta de é dada por
Usando a mudança de variáveis modo que e ,
Recebo a densidade articular de como
O pdf marginal de é então , o que não me leva a lugar algum.
Mais uma vez, ao encontrar a função de distribuição de , aparece uma função beta / gama incompleta:
O que é uma mudança apropriada de variáveis aqui? Existe outra maneira de encontrar a distribuição de ?
Tentei usar diferentes relações entre as distribuições Chi-Squared, Beta, 'F' e 't', mas nada parece funcionar. Talvez esteja faltando algo óbvio.
Como mencionado por @Francis, essa transformação é uma generalização da transformação Box-Müller.
Respostas:
Aqui está uma prova algébrica. Vou mas deixar que (não quadrado) de modo que precisamos encontrar Z : = ( 2 Y - 1 ) X . Todos têm garantia de densidades válidas, por isso não vou rastrear constantes de normalização. Temos f X , Y ( x , y ) α x n - 2 e - x 2 / 2 [ Y ( 1 - y ) ]X∼χn−1 Z:=(2Y−1)X
Deixe queZ=(2y-1)XeW=Xentão as transformadas inversas sãox(z,w)=wey(z,w)= z + w
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(This argument applies to integraln=2,3,4,… .)
If you need some numerical convincing (which is always wise, because it can uncover errors in reasoning and calculation), simulate:
The agreement between the simulated results and the claimed standard Normal distribution is excellent across this range of values ofn .
Experiment further with the
R
code that produced these plots if you wish.fonte
As user @Chaconne has already done, I was able to provide an algebraic proof with this particular transformation. I have not skipped any details.
(We already haven>2 for the density of Y to be valid).
Let us consider the transformation(X,Y)↦(U,V) such that U=(2Y−1)X−−√ and V=X .
This impliesx=v and y=12(uv√+1) .
Now,x>0⟹v>0 and 0<y<1⟹−v√<u<v√ ,
so that the bivariate support of(U,V) is simply S={(u,v):0<u2<v<∞,u∈R} .
Absolute value of the Jacobian of transformation is|J|=12v√ .
Joint density of(U,V) is thus
Now, using Legendre's duplication formula,
So forn>2 ,
Marginal pdf ofU is then given by
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This is more of a black box answer (i.e., the algebraic details are missing) using Mathematica. In short as @whuber states the answer is that the distribution ofZ is a standard normal distribution.
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Not an answer per se, but it may be worthwhile to point out the connection to Box-Muller transformation.
Consider the Box-Muller transformationZ=−2lnU−−−−−−√sin(2πV) , where U,V∼U(0,1) . We can show that −lnU∼Exp(1) , i.e. −2lnU∼χ22 . On the other hand, we can show that sin(2πV) has the location-scale arcsine distribution, which agrees with the distribution of 2B(1/2,1/2)−1 . This means Box-Muller transformation is a special case of (2Y−1)X−−√ when n=3 .
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