Ожидание


10

Пусть , , , и независимы. Чего ожидать от ?X1X2⋯Xd∼N(0,1)X14(X12+⋯+Xd2)2

Легко найти по симметрии. Но я не знаю, как найти ожидание . Не могли бы вы дать несколько советов?E(X12X12+⋯+Xd2)=1dX14(X12+⋯+Xd2)2

Что я получил до сих пор

Я хотел найти по симметрии. Но этот случай отличается от случая для потому что может быть не равно . Поэтому мне нужны другие идеи, чтобы найти ожидание.E(X14(X12+⋯+Xd2)2)E(X12X12+⋯+Xd2)E(Xi4(X12+⋯+Xd2)2)E(Xi2Xj2(X12+⋯+Xd2)2)

Откуда этот вопрос

Вопрос в математике Стек обмена запрашивает дисперсию для единичных однородного случайного вектора й на S ^ {d-1} . Мой вывод показывает, что ответ очень сильно зависит от значений \ mathbb {E} \ left (\ frac {X_i ^ 4} {(X_1 ^ 2 + \ cdots + X_d ^ 2) ^ 2} \ right) и \ mathbb { E} \ left (\ frac {X_i ^ 2X_j ^ 2} {(X_1 ^ 2 + \ cdots + X_d ^ 2) ^ 2} \ right) для i \ neq j . Так как \ sum_ {i \ neq j} \ mathbb {E} \ left (\ frac {X_i ^ 2X_j ^ 2} {(X_1 ^ 2 + \ cdots + X_d ^ 2) ^ 2} \ right) + \ sum_i \ mathbb {E} \ left (\ frac {X_i ^ 4} {(X_1 ^ 2 + \ cdots + X_d ^ 2) ^ 2} \ right) = 1 и по симметрии нам нужно знать только значение‖Ax‖22xSd−1E(Xi4(X12+⋯+Xd2)2)E(Xi2Xj2(X12+⋯+Xd2)2)i≠j

∑i≠jE(Xi2Xj2(X12+⋯+Xd2)2)+∑iE(Xi4(X12+⋯+Xd2)2)=1
E(X14(X12+⋯+Xd2)2) чтобы получить другие ожидания.

Ответы:


7

Распределение Xi2 является хи-квадрат (а также частным случаем гаммы).

Таким образом, распределение является бета-версией.X12X12+⋯+Xd2

Ожидание квадрата бета не сложно.


5

Этот ответ расширяет ответ @ Glen_b.


Факт 1: Если , , , являются независимыми стандартными случайными величинами стандартного нормального распределения, то сумма их квадратов имеет распределение хи-квадрат с степенями свободы. Другими словами, X1X2⋯Xnn

X12+⋯+Xn2∼χ2(n)

Следовательно, и .X12∼χ2(1)X22+⋯+Xd2∼χ2(d−1)

Факт 2: Если и , то X∼χ2(λ1)Y∼χ2(λ2)

XX+Y∼beta(λ12,λ22)

Поэтому .Y=X12X12+⋯+Xd2∼beta(12,d−12)

Факт 3: Если , то и X∼beta(α,β)

E(X)=αα+β
Var(X)=αβ(α+β)2(α+β+1)

Следовательно, и

E(Y)=1d
Var(Y)=2(d−1)d2(d+2)


Наконец,

E(Y2)=Var(Y)+E(Y)2=3dd2(d+2).


1
@ NP-Hard: Кажется, что вы на самом деле задали этот вопрос, чтобы иметь возможность ответить на этот вопрос ? Почему бы просто не упомянуть об этом?
— Йорики

@joriki Спасибо. Я добавлю ссылку на вопрос.
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.