随机过程积分的方差

机器算法验证 方差 随机过程 线性的 不可缺少的
2022-03-20 00:57:11

我理解离散情况,即总和N同分布随机变量Xi有方差σ2. 这些随机变量之间的相关性由相关矩阵给出ρ(Xi,Xj).

随机变量线性组合的方差Xi是(谁)给的:

Var(i=1NXi)=Nσ2+2σ21i<jNρ(Xi,Xj)

资料来源:维基百科 - 方差 - 相关变量的总和

我想考虑一个随机过程的连续情况,表示为X(t). 该过程是平稳的,具有恒定的方差σ2和相关函数ρ(X(t),X(h). 与上面类似,我想计算随机变量的线性组合的方差X(t). 我认为某些域上的线性组合t[0,L]可以表示为

I=0LX(t)dt

我想知道方差I

Var(I)=?

我推测如果过程Z(Xi)是完全相关的,即ρ(X(t),X(h))=1那么方差I最小化最大化并且由下式给出:

Var(I)=L2σ2

如果变量不相关,即ρ(X(t),X(h))=0然后我怀疑方差I最大化最小化。它可能是无限的零?

我发现连续情况(即在某个域 [0,L] 上的无限随机变量)难以理解。谁能给我一个表达式来表示I?

1个回答

交换你得到的积分和期望的顺序

E(I)=E0LX(t)dt=0LEX(t)dt=0Lμdt=Lμ
同样,第二个时刻I变成
E(I2)=E(0LX(t)dt0LX(u)du)=E0L0LX(t)X(u)dudt=0L0LE[X(t)X(u)]dudt=0L0L[Cov(X(t),X(u))+EX(t)EX(u)]dudt=σ20L0Lρ(tu)dudt+L2μ2.
如果相关函数ρ(h)是例如指数的双积分可以很容易地解决。的方差I可以从通式中找到VarI=E(I2)(EI)2.