В CLT почему ?


10

Пусть - независимые наблюдения из распределения со средним значением и дисперсией , когда , тоX1,...,Xnμσ2<∞n→∞

nX¯n−μσ→N(0,1).

Почему это означает, что

X¯n∼N(μ,σ2n)?

Возможно, это не было достаточно ясно подчеркнуто ниже, но утверждение математически значимо и верно, в то время как утверждение математически абсурден, поэтому, как говорится, даже не ошибочно .
nX¯n−μσ→N(0,1)
X¯n∼N(μ,σ2n)
— сделал

Ответы:


17

Ваша интерпретация немного неверна. Центральная предельная теорема (CLT) подразумевает, что

X¯n∼approxN(μ,σ2n).

Это связано с тем, что CLT является асимптотическим результатом, и мы на практике имеем дело только с конечными выборками. Однако, когда размер выборки достаточно велик, мы предполагаем, что результат CLT верен в приближении, и, таким образом,

nX¯n−μσ∼approxN(0,1)nX¯n−μσ.σn∼approxσnN(0,1)X¯n−μ∼approxN(0,σ2n)X¯n−μ+μ∼approxμ+N(0,σ2n)X¯n∼approxN(μ,σ2n).

Это связано с тем, что для случайной величины и констант , (используется на втором шаге) и , (это используется на втором последнем шаге).Xa,bVar⁡(aX)=a2Var⁡(X)E(b+X)=b+E(X)Var⁡(b+X)=Var⁡(X)

Прочитайте это для более подробного объяснения алгебры.


Не могли бы вы уточнить, какую «алгебру» вы используете при переносе терминов из LHS of в RHS? ∼
— Мававиль

Я уточнил алгебру. Большинство из них использует свойства дисперсии и ожидания.
— Гринпаркер

Почему, например, второе слагаемое становится ? N(μ,σ2n)N(μ,μ+σ2n)
— Мававиль

3
Потому что . Интуитивно понятно, что добавление постоянного числа к случайной переменной не меняет ее дисперсию. Var(aX+b)=a2Var(X)
— Гринпаркер

10

Самый простой способ убедиться в этом - посмотреть на среднее значение и дисперсию случайной величины .X¯n

Итак, утверждает, что среднее значение равно нулю, а дисперсия равна единице. Следовательно, мы имеем для среднего значения:N(0,1)

E[nX¯n−μσ]≈0
Использование , где - константы, мы получаем: E[a⋅x+b]=a⋅E[x]+ba,b
X¯n≈μ

Теперь, используя , где - константы, получаем следующие для дисперсии:Var⁡[a⋅x+b]=a2⋅Var⁡[x]=a2⋅σx2a,b

Var⁡[nX¯n−μσ]≈1
Var⁡[X¯n]≈σ2n

Теперь мы знаем среднее значение и дисперсию , а гауссово (нормальное) распределение с этими средним и дисперсией равноX¯nN(μ,σ2n)

Вы можете задаться вопросом, зачем проходить через все эти алгебры? Почему бы непосредственно не доказать, что сходится к ?X¯nN(μ,σ2n)

Причина в том, что в математике трудно (невозможно?) Доказать сходимость к изменяющимся вещам, т. Е. Правая сторона оператора сходимости должна быть исправлена, чтобы математики могли использовать свои уловки для доказательства утверждений. изменения экспрессии с , что является проблемой. Таким образом, математики преобразуют выражения таким образом, чтобы правая часть была фиксированной, например, - это хорошая фиксированная правая часть.→N(μ,σ2n)nN(0,1)


4

Это не подразумевает нормальность , кроме как в приближении. Но если мы на мгновение представим, что точно стандартная нормаль, то мы получим результат, что normal когда нормальный . Одним из способов увидеть это является функция, генерирующая моментX¯nn(X¯n−μ)/στZ+μ∼(μ,τ2)Z∼(0,1)

MτZ+μ(t)=MZ(τt)Mμ(t)=et2τ2/2etμ=et2τ2/2+tμ

который является нормальным мгф(μ,τ2)


Почему производящая момент функция доказывает это для распределения?
— Мававиль

1
Это результат вероятности. Если две случайные величины имеют одну и ту же функцию, порождающую моменты, то они имеют одинаковое распределение.
— dsaxton
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.