2 iid Normal 的最小值和最大值的方差

机器算法验证 自习 方差 独立同居 极值
2022-04-04 22:03:55

XY独立同居Normal(0,1)

A=max(X,Y)B=min(X,Y)

什么是Var(A)Var(B)?

从模拟中,我得到Var(A)=Var(B)大约 0.70。

我如何分析得到这个?

3个回答

如果你能说服自己

max(X,Y)=dmin(X,Y),
然后取双方的差异会给你答案。

关于另一部分,您可能必须手动集成。

做很长的路要走,它可以推广到超过 2 个 iid 法线,这里是 MAPLE 中的积分计算:

EA2=

2*int(z^2*1/sqrt(2*Pi)*int(exp(-x^2/2),x=-infinity..z)*1/sqrt(2*Pi)*exp(-z^2/2),z=-infinity..infinity);

等于 1。

EA=

2*int(z*1/sqrt(2*Pi)*int(exp(-x^2/2),x=-infinity..z)*1/sqrt(2*Pi)*exp(-z^2/2),z=-infinity..infinity);

这等于1/π.

因此,Var(A) =11/π=0.68169 ...这与我的模拟一致。

当然,Var(B) 是相同的。

考虑标准的正常情况(因为概括起来很简单)。Z=max(X,Y).

FZ(z)=P(max(X,Y)z)=P(Xz,Yz)=Φ(z)2

因此获得fZ(z)通过差异化。

至于预期,请注意以下几点:

ddxϕ(x)Φ(x)=xϕ(x)Φ(x)+ϕ(x)2

进一步注意ϕ(x)2可以写成aϕ(bx)对于一些常数ab. 从那里你应该能够证明

xϕ(x)Φ(x)dx=1212πΦ(x2)ϕ(x)Φ(x)+C
(如果没有,请通过区分来显示...)

并通过取导数xϕ(x)Φ(x)您应该能够使用以前的结果来获得E(Z2).

....或者只是在这里使用定积分表: https ://en.wikipedia.org/wiki/List_of_integrals_of_Gaussian_functions#Definite_integrals

稍加操作,我认为你可以从那里做期望和差异。