間違いしかありません.コメントにてご指摘いただければ幸いです(気が付いた点を特に断りなく頻繁に書き直していますのでご注意ください).

確率変数の変数変換 Z=c1X+c2Y / 正規分布の定数倍同士の和

確率変数の変数変換 Z=c1X+c2Y / 正規分布の定数倍同士の和

確率変数の変数変換 Z=c1X+c2Y

pc1X+c2Y(z)=δ(z(c1x+c2y))fX(x)gY(y)dxdyδ(x)f(x)dx=f(0)X=x,Y=yf(x)g(x)z(c1x+c2y)=0.=δ(z(c1x+c2y))fX(x)gY(y)dxdyδ(u(x))=αu1(0)1|u(α)|δ(xα)u(x)=z(c1x+c2y)u(x=α)=0,α=zc2yc1u=dudx=ddx(z(c1x+c2y))=c1δ(z(c1x+c2y))=1|u(α)|δ(xα)=1|c1|δ(xzc2yc1)=1|c1|δ(xzc2yc1)=1|c1|δ(xzc2yc1)fX(x)gY(y)dy=1|c1|δ(zc2yc1zc2yc1)fX(zc2yc1)gY(y)dyz=c1x+c2y,x=zc2yc1=1|c1|δ(0)fX(zc2yc1)gY(y)dycf(x)dx=cf(x)dx=1|c1|fX(zc2yc1)gY(y)dy

正規分布の定数倍同士の和の例

fX(x)=12πσ12e(xμ1)22σ12N(μ1,σ12)()gY(y)=12πσ22e(yμ2)22σ22N(μ2,σ22)()pc1X+c2Y(z)=1|c1|fX(zc2yc1)gY(y)dy=1|c1|12πσ12e{(zc2yc1)μ1}22σ1212πσ22e(yμ2)22σ22dy=1|c1|12πσ1212πσ22e{(zc2yc1)μ1}22σ12+(yμ2)22σ22dycf(x)dx=cf(x)dx=1|c1|12πσ12σ22e{(zc2yc1)μ1}22σ12+(yμ2)22σ22dy=1|c1|12πσ12σ22ef1(c1,c2,y,z,μ1,μ2,σ1,σ2)dyf1y
f1(c1,c2,y,z,μ1,μ2,σ1,σ2)={(zc2yc1)μ1}22σ12+(yμ2)22σ22=12{(1c1zc2c1yμ1)2σ12+(yμ2)2σ22}=12{σ22(1c1zc2c1yμ1)2+σ12(yμ2)2σ12σ22}=12σ12σ22{σ22(1c1zc2c1yμ1)2+σ12(yμ2)2}=12σ12σ22[σ22{(1c1z)22(1c1z)(c2c1y)2(1c1z)μ1+(c2c1y)2+2(c2c1y)μ1+μ12}+σ12(y22yμ2+μ22)]=12σ12σ22{1c12σ22z22c2c12σ22zy21c1σ22zμ1+c22c12σ22y2+2c2c1σ22yμ1+σ22μ12+σ12y22σ12yμ2+σ12μ22}=12σ12σ221c12{σ22z22c2σ22zy2c1σ22zμ1+c22σ22y2+2c1c2σ22yμ1+c12σ22μ12+c12σ12y22c12σ12yμ2+c12σ12μ22}=12c12σ12σ22{(c12σ12+c22σ22)y2+(2c2σ22z+2c1c2σ22μ12c12σ12μ2)y+σ22z22c1σ22zμ1+c12σ22μ12+c12σ12μ22}=12c12σ12σ22{(c12σ12+c22σ22)y22(c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2)y+σ22z22c1σ22zμ1+c12σ22μ12+c12σ12μ22}=12c12σ12σ22{(c12σ12+c22σ22)(y22c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2c12σ12+c22σ22y)+σ22z22c1σ22zμ1+c12σ22μ12+c12σ12μ22}==12c12σ12σ22{(c12σ12+c22σ22)(y22c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2c12σ12+c22σ22y)+AA+σ22z22c1σ22zμ1+c12σ22μ12+c12σ12μ22}A=12c12σ12σ22{(c12σ12+c22σ22)(y22c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2c12σ12+c22σ22y+1c12σ12+c22σ22A)A+σ22z22c1σ22zμ1+c12σ22μ12+c12σ12μ22}=12c12σ12σ22[(c12σ12+c22σ22){y22c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2c12σ12+c22σ22y+1c12σ12+c22σ22(c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2)2c12σ12+c22σ22}(c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2)2c12σ12+c22σ22+σ22z22c1σ22zμ1+c12σ22μ12+c12σ12μ22]A=(c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2)2c12σ12+c22σ22=12c12σ12σ22{(c12σ12+c22σ22)(y2c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2c12σ12+c22σ22)2(c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2)2c12σ12+c22σ22+σ22z22c1σ22zμ1+c12σ22μ12+c12σ12μ22}=(c12σ12+c22σ22)2c12σ12σ22(y2c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2c12σ12+c22σ22)212c12σ12σ22{(c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2)2c12σ12+c22σ22+σ22z22c1σ22zμ1+c12σ22μ12+c12σ12μ22}=f2(c1,c2,σ12,σ22){yf3(c1,c2,z,μ1,μ2,σ12,σ22)}2f4(c1,c2,z,μ1,μ2,σ12,σ22)f2,f3,f4y.=f2(yf3)2f4y.f2(c1,c2,σ12,σ22)=(c12σ12+c22σ22)2c12σ12σ22f3(c1,c2,z,μ1,μ2,σ12,σ22)=c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2c12σ12+c22σ22f4(c1,c2,z,μ1,μ2,σ12,σ22)=12c12σ12σ22{(c2σ22zc1c2σ22μ1+c12σ12μ2)2c12σ12+c22σ22+σ22z22c1σ22zμ1+c12σ22μ12+c12σ12μ22}=12c12σ12σ22{(c2σ22(zc1μ1)+c12σ12μ2)2+(c12σ12+c22σ22)(σ22(zc1μ1)2+c12σ12μ22)c12σ12+c22σ22}=12c12σ12σ22(c2σ22B+c12σ12μ2)2+(c12σ12+c22σ22)(σ22B2+c12σ12μ22)c12σ12+c22σ22B=zc1μ1=12c12σ12σ22(c12σ12+c22σ22){(c2σ22B+c12σ12μ2)2+(c12σ12+c22σ22)(σ22B2+c12σ12μ22)}=12c12σ12σ22(c12σ12+c22σ22)(c22σ24B22c12c2σ12σ22μ2Bc14σ14μ22+c12σ12σ22B2+c22σ24B2+c14σ14μ22+c12c22σ12σ22μ22)=12c12σ12σ22(c12σ12+c22σ22)c12σ12σ22{2c2μ2B+B2+c22μ22}=12(c12σ12+c22σ22)(Bc2μ2)2=(zc1μ1c2μ2)22(c12σ12+c22σ22)B=zc1μ1=(z(c1μ1+c2μ2))22(c12σ12+c22σ22)
pc1X+c2Y(z)=1|c1|12πσ12σ22ef1(c1,c2,y,z,μ1,μ2,σ1,σ2)dy=1|c1|12πσ12σ22ef2(yf3)2f4dy=1|c1|12πσ12σ22ef2(yf3)2ef4dy=1|c1|12πσ12σ22ef4ef2(yf3)2dy=1|c1|12πσ12σ22ef4eu21f2duu=f2(yf3),dudy=f2,dy=1f2duy:,u:=1|c1|12πσ12σ22ef41f2eu2ducf(x)dx=cf(x)dx=1|c1|12πσ12σ22ef41f2πeu2du=π=1|c1|12πσ12σ22ef4πf2=1|c1|12πσ12σ22πf2ef4=1|c1|12πσ12σ22π(c12σ12+c22σ22)2c12σ12σ22e(z(c1μ1+c2μ2))22(c12σ12+c22σ22)=1|c1|12πσ12σ222πc12σ12σ22(c12σ12+c22σ22)e(z(c1μ1+c2μ2))22(c12σ12+c22σ22)=1|c1|c122π(c12σ12+c22σ22)e(z(c1μ1+c2μ2))22(c12σ12+c22σ22)=1|c1||c1|2π(c12σ12+c22σ22)e(z(c1μ1+c2μ2))22(c12σ12+c22σ22)A2={A(A0)A(A<0)=|A|=12π(c12σ12+c22σ22)e(z(c1μ1+c2μ2))22(c12σ12+c22σ22)N(c1μ1+c2μ2,c12σ12+c22σ22)

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