Выясним связь между
понятиями независимость СВ и их некоррелированность. Если СВ и
независимы,
то они некоррелированы, т.к. в этом случае
=
=
=
=
0.
Обратное утверждение в
общем случае не имеет места. Например, если =
и
=
, где
- СВ,
равномерно распределенная в интервале
, то
=
=
=
= 0 и
=
=
=
= 0, т.е.
и
- некоррелированные СВ, но между ними
существует функциональная связь
=1 (но не линейная!).
3.4. Кумулянты.
Еще одним видом числовых характеристик СВ являются кумулянты или семиинварианты. В ряде случаев их использование оказывается более эффективным, чем описание СВ с помощью моментов. Прежде чем дать определение кумулянтам, остановимся на свойствах введенной выше ХФ
.
Прежде всего, отметим,
что =1. ХФ
непрерывна
для всех
, для нее выполняются следующие условия:
;
и
, где
- знак
комплексного сопряжения. Производная
-ого порядка
характеристической функции в нуле
=
=
=
позволяет определить
-ый начальный момент СВ
. Таким образом, характеристическая функция
может быть представлена рядом Маклорена
=
=
,
где =
=1.
Логарифм ХФ =
называется кумулянтной
функцией. Разлагая кумулянтную функцию в ряд Маклорена, получим
=
,
где -
кумулянты или семиинварианты распределения
.
Кумулянты выражаются через моменты СВ
:
=
,
=
,
=
,
=
,
=
,…
Для дальнейшего нам потребуется завершить знакомство с нормальной СВ, рассмотренной в первом приближении в примере 4 раздела 1.
Как было указано выше,
пример нормальной СВ имеет вид
.
Характеристическая функция, в соответствии со свойствами преобразования Фурье, будет равна
=
.
Математическое ожидание
нормальной СВ вычисляется как
=
. Выполняя замену
переменной
, получим
=
+
.
Первый интеграл равен
нулю, как интеграл от нечетной функции в симметричных пределах, а второй –
единице по условию нормировки (под знаком интеграла стоит ПВ стандартной
нормальной СВ , имеющей нулевое математическое
ожидание и единичную дисперсию).
Таким образом, параметр имеет смысл математического ожидания
нормальной СВ,
=
.
Центральные моменты нормальной СВ равны
=
,
или после замены переменной имеем
=
.
Учитывая четность при и нечетность при
,
=0,1,2,… подинтегрального выражения,
получим окончательно
и
=
,
=1,2,…
Напомним, что всегда равняется нулю.
Полагая =1, получим
=
, т.е. параметр
есть
дисперсия нормальной СВ.
Асимметрия нормального
распределения и коэффициент эксцесса
– 3=
равны
нулю.
Кумулянты нормального
распределения , начиная с
, также равны нулю;
=
и
=
, поэтому кумулянты, точнее кумулянтные коэффициенты
=
, характеризуют степень
отличия рассматриваемого распределения от гауссовского.
Это находит свое отражение в возможности представления произвольной ПВ с помощью ряда Эджворта
=
,
где =
- гауссовское распределение, имеющее
=
и
=
, а коэффициенты
, называемые квазимоментами, выражаются через
кумулянты распределения
следующим образом:
=
,
=
,
=
,
=
,…
Квазимоменты отличны от нуля только для негауссовских СВ.
Кумулянты могут быть
определены и для многомерных СВ. Чтобы избежать громоздких записей, рассмотрим
случай двух СВ и
, являющихся
компонентами, или координатами случайного вектора
. Для
двумерного распределения
смешанные начальные и
центральные моменты имеют вид
=
и
=
.
Характеристическая функция двумерной СВ
может быть разложена в двойной степенной ряд вида
.
Разложение в степенной ряд
.
определяет совместные кумулянты двумерного распределения
. Как и для моментов, сумма
определяет порядок кумулянта
. Совместные кумулянты выражаются через
моменты следующим образом:
,
где для удобства записи под и
понимаются
-ые начальные моменты одномерных
распределений
и
, т.е.
=
=
=
.
Аналогичная запись
справедлива и для . Из приведенной записи видно,
что
совпадает с ковариацией СВ
и
, т.к.
=
= =
=
.
Две СВ являются
статистически зависимыми или просто зависимыми, если хотя бы один из совместных
кумулянтов ,
отличен
от нуля.
3.5. Числовые характеристики некоторых распространенных распределений случайных величин
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.