Distributions

我們可以分析計算隨機變量的絕對值的平均值嗎?

  • December 10, 2020

假設我們有一個具有已知統計特性(均值、方差、偏度、峰度)的分佈。我們還假設均值等於零。所考慮的隨機變量的絕對值的平均值是否有解析表達式?

換句話說,我們可以這樣說:

avg(abs(x)) = F(var(x), skew(x), kurt(x))

一般來說,知道這 4 個屬性不足以告訴您對隨機變量絕對值的期望。作為證明,這裡有兩個離散分佈 $ X $ 和 $ Y $ 均值為 0 且具有相同的方差、偏斜和峰度,但對於 $ \mathbb{E}(|X|) \ne \mathbb{E}(|Y|) $ .

t   P(X=t)  P(Y=t)
-3   0.100   0.099
-2   0.100   0.106
-1   0.100   0.085
0   0.400   0.420
1   0.100   0.085
2   0.100   0.106
3   0.100   0.099

您可以驗證這些分佈的第 1、第 2、第 3 和第 4 個中心矩相同,並且絕對值的期望值不同。


編輯:解釋我是如何找到這個例子的。

為了便於計算,我決定:

  • $ X $ 和 $ Y $ 兩者都是對稱的 $ 0 $ ,因此均值和偏斜將自動為 $ 0 $ .
  • $ X $ 和 $ Y $ 兩者都是離散的,取值 $ {-n, .., +n} $ 對於一些 $ n $ .

對於給定的分佈 $ X $ ,我們想找到另一個分佈 $ Y $ 滿足聯立方程 $ \mathbb{E}(Y^2) = \mathbb{E}(X^2) $ 和 $ \mathbb{E}(Y^4) = \mathbb{E}(X^4) $ . 我們發現 $ n = 2 $ 不足以提供多種解決方案,因為受上述約束,我們只有 2 個自由度:一旦我們選擇 $ f(2) $ 和 $ f(1) $ ,其餘分佈是固定的,我們的兩個變量中的兩個聯立方程有唯一解,所以 $ Y $ 必須具有相同的分佈 $ X $ . 但 $ n = 3 $ 給我們 3 個自由度,所以應該導致無限解。

給定 $ X $ ,我們的 3 個揀選自由度 $ Y $ 是:

$$ f_Y(1) = f_X(1)+p \ f_Y(2) = f_X(2)+q \ f_Y(3) = f_X(3)+r $$

那麼我們的聯立方程變為:

$$ \begin{align} p + 4q + 9r& = 0 \ p + 16q + 81r& = 0 \end{align} $$

一般的解決方案是:

$$ p = 15r \ q = -6r \ $$

最後我隨意挑選 $$ \begin{align} f_X(1) & = 0.1 \ f_X(2) & = 0.1 \ f_X(3) & = 0.1 \ r & = -0.001 \end{align} $$

給我上面的反例。

引用自:https://stats.stackexchange.com/questions/500249

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