2025年04月15日
数学 / 概率论与数理统计
992字
阅读量:Loading

为二元随机变量,其联合密度函数为 (对于离散变量则讨论概率函数),下列公式给出不同变换函数 的分布推导方法。下面推导过程都假设 不是相互独立的,如果独立的话,可以进行下述化简:


一、线性变换:

方法1:变量替换(雅可比变换法)

选择变换

则反解得

计算雅可比行列式:

于是, 的边缘密度为

类似地,如果 也可以选择 得到

方法2:累积分布函数法

首先给出 的累积分布函数(CDF)表达式

为便于求导,我们固定 后,将不等式转换为关于 的不等式。
假设 ,则不等式

因此,累积分布函数可以写为

对内层积分关于 求导,对于固定 ,令

注意到积分上限 变化,根据广义莱布尼兹公式,

对整体积分关于 求导,由于

可将微分运算与积分互换(在适当的正则条件下,即 足够光滑、积分绝对收敛),得:

因此, 的概率密度函数(PDF)为:


二、极值变换:

1、

方法1:累积分布函数法

显然有

求导(注意积分上限依赖于 )可得

方法2:极值概率的分部求导

另一思路是在考虑两个变量中“哪个先达到 ”的问题,即对 边界的贡献讨论:

在连续变量的意义下,上式通过积分变为前面给出的表达式。


2、

方法1:CDF法

注意到

因此,

求导利用莱布尼兹公式,


3. 乘积变换:

由于乘积变换非线性,常采用变换法讨论连续与离散情况。

(a) 均连续情况

选择变换

则反变换为

计算雅可比行列式:

于是,新联合密度为

进而 的边缘密度为

(b) 离散, 连续情况

的取值为 ,概率为 ,而 的密度为

对于固定 ,有

其中需要根据信号 的正负适当调整不等式方向。

总体上,

求导则得到 的混合型密度:

作者信息:老官童鞋gogoho
发表于:2025年04月15日