수리통계학 결합확률밀도함수 구해주세요!

수리통계학 결합확률밀도함수 구해주세요!

작성일 2023.05.29댓글 1건
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Q) 두 변수 X와 Y가 서로 독립인 표준정규확률변수라고 하자. U=X+Y, V=X-Y로 표기한다. 이 때 변환된 두 확률변수 U와 V의 결합확률밀도함수를 구하여라.

이 문제 풀이 도와주세요 급해요ㅜㅠㅠㅠ



profile_image 익명 작성일 -

주어진 변수 변환 U = X + Y, V = X - Y의 결합확률밀도함수를 구하기 위해서는 변수 변환의 야코비안 행렬과 주어진 독립 변수의 확률밀도함수를 활용해야 합니다. 주어진 문제에서는 변수 X와 Y가 서로 독립인 표준정규확률변수로 주어졌으므로, X와 Y의 결합확률밀도함수는 f(x,y) = f(x)f(y)입니다. 여기서 f(x)와 f(y)는 각각 표준정규분포의 확률밀도함수입니다.

우선 변수 변환 U와 V를 X와 Y로 표현해야 합니다. U = X + Y로부터 X = (U + V) / 2, Y = (U - V) / 2입니다. 이를 야코비안 행렬로 나타내면 다음과 같습니다

J = | ∂X/∂U ∂X/∂V |

| ∂Y/∂U ∂Y/∂V |

위의 야코비안 행렬을 계산하면

J = | 1/2 1/2 |

| 1/2 -1/2 |

야코비안 행렬의 행렬식은 |J| = (1/2)(-1/2) - (1/2)(1/2) = -1/2입니다.

결합확률밀도함수를 구하기 위해서는 주어진 독립 변수의 확률밀도함수를 변수 변환식에 대입하여야 합니다. X와 Y는 표준정규분포를 따르므로, f(x) = f(y) = (1/√(2π)) * exp(-x^2/2)입니다.

이제 결합확률밀도함수를 구하기 위해 다음 식을 적용합니다

f(u, v) = f(x, y) * |J| = f((u + v) / 2, (u - v) / 2) * (1/2)

따라서, 결합확률밀도함수는 다음과 같습니다:

f(u, v) = (1/2√(2π)) * exp(-((u + v)/2)^2/2) * exp(-((u - v)/2)^2/2)

위의 식을 간소화하면

f(u, v) = (1/4√(2π)) * exp(-(u^2 + v^2)/4) * exp(-v^2/4)

따라서, 변환된 두 확률변수 U와 V의 결합확률밀도함수는 위와 같습니다.

수리통계학 확률밀도함수 질문

저게 확률밀도 함수가 될 수 있다고 하는데 f(x)가 음수인 구간이 포함되는데 어떻게 가능한가요? 문제를 잘못 적은게 아니라면 문제 오류 입니다. 확률이 0 보다 작을 수 없죠.