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2024年2月5日月曜日

三角分布と変数変換

一様分布と変数変換からの続き

2つの確率変数の三角分布があったとき,これを変数変換したときの確率分布を考える。

与える分布は,p(x)=2x θ(x)θ(1x), q(y)=2y θ(y)θ(1y) とする。したがって,0x1, 0y1 を満足する。このとき,1010p(x)q(y) dxdy=1
これは,10dxx0dy p(x)q(y)+10dx1xdy p(x)q(y)=1とも書ける。


(1)X=x+y, Y=xy(0X2, 1Y1) _の場合
このとき,x=(X+Y)/2, y=(XY)/2, J(X,Y)=12 
p(x)q(y)=4pq=(X+Y)(XY)=X2Y2

積分領域は, XY2X かつ XYX2
f(X,Y) の期待値は,f=10dXXXf(X,Y)X2Y22dY+21dX2XX2f(X,Y)X2Y22dY

(1-1) 1=10dX[X2YY33]X0+21dX[X2YY33]2X0
=1023X3dX+2123(2X)(X2+2X2)dX
=[16X4]10+[X46+2X283X]21=1

(1-2) |Y|=10dXX0(X2YY3)dY+21dX2X0(X2YY3)dY
=10(X42X44)dX+21{X2(2X)22(2X)44}dX
=[120X5]10+[120X543X3+4X24X]21=415 


(2)X=x+y, Y=xy(0X2, 0Y1) _の場合
このとき,x=(X±X24Y)/2, y=(XX24Y)/2, J(X,Y)=1X24Y
p(x)q(y)=4pq=(X±X24Y)(XX24Y)=4Y

積分領域は, 0Y かつ X1YX2/4
f(X,Y) の期待値は,x>yy>xの場合をそれぞれ加えることで,
f=210dXX2/40f(X,Y)4YX24YdY+221dXX2/4X1f(X,Y)4YX24YdY

(2-1) 1=210dXX2/404YX24YdY+221dXX2/4X14YX24YdY
=210dX[X2+2Y3X24Y]X2/40+221dX[X2+2Y3X24Y]X2/4X1
=1023X3dX+2123(2X)(x2+2X2)dX
=[16X4]10+[16X4+2X283X]21=1

(2-2) X24Y=210dXX2/404YdY+221dXX2/4X14YdY
=210dX[2Y2]X2/40+221dX[2Y2]X2/4X1
=1014X4dX+21{14X44(X1)2}dX
=[120X5]20+[43(X1)3]21=415 

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