Абсолютно непрерывное совместное распределение

Определение 32. Говорят, что с.в.ξ₁, ξ₂(заданные на одном вероятностном пространстве) имеютабсолютно непрерывное совместное распределение, если существует функция такая, что для любой точки(x₁, x₂)  R²

Если такая функция существует, она называетсяплотностью совместного распределенияслучайных величинξ₁, ξ₂.

Замечание 14. Для всего дальнейшего более чем достаточно считать, что

равняется объему под графиком функции fнад областью интегрирования — прямоугольником[a₁,b₁]x[a₂,b₂].

Плотность совместного распределения обладает свойствами, аналогичными свойствам плотности распределения одной случайной величины:

(f1) для любыхx₁, x₂  R;

(f2) .

Более того, любая функция, обладающая этими свойствами, является плотностью некоторого совместного распределения.

Если совместное распределение абсолютно непрерывно, то по функции совместного распределения его плотность находится как смешанная частная производная:

(f3) .

Из свойства (F2) функции совместного распределения вытекает следующее утверждение. Дляn > 2это утверждение, как и свойство (F2), выглядит существенно иначе!

Теорема 22. Если случайные величиныξ₁, ξ₂ имеют абсолютно непрерывное совместное распределение с плотностьюf (x₁, x₂), тоξ₁, иξ₂в отдельности также имеют абсолютно непрерывное распределение с плотностями:

9.3 Независимость случайных величин

Определение 33. Случайные величиныξ₁, ξ₂, … , ξ_nнезависимы, если для любого набора множествВ₁  R, …В_n  Rимеет место равенство:

Это определение можно сформулировать в терминах функций распределения:

Определение 34. Случайные величиныξ₁, ξ₂, … , ξ_nнезависимы, если для любыхх₁, х₂, … , х_nимеет место равенство:

Определение 35. Случайные величиныξ₁, ξ₂, … , ξ_nс дискретным распределениемнезависимы, если для любыха₁, а₂, … , а_nимеет место равенство:

Для случайных величин с абсолютно непрерывным совместным распределением определение независимости можно сформулировать так:

Определение 36. Случайные величиныξ₁, ξ₂, … , ξ_nс абсолютно непрерывным совместным распределениемнезависимы, если плотность совместного распределения равна произведению плотностей случайныхξ₁, ξ₂, … , ξ_n, то есть для любыхх₁, х₂, … , х_nимеет место равенство:

Раздел 10. Преобразования случайных величин

10.1 Преобразование одной случайной величины

Мы будем рассматривать только преобразования случайных величин с абсолютно непрерывными распределениями. Пусть с. в. ξимеет функцию распределенияF_ξ(x) и плотность распределенияf_ξ(x). Построим с помощью функцииg: R  Rслучайную величинуη= g(ξ). Требуется найти функцию распределения и, если существует, плотность распределенияη.

Замечание 15. Плотность распределения случайной величиныη= g(ξ)существует далеко не при любых функцияхg. Так, если функцияgкусочно-постоянна, то с. в.η имеет дискретное распределение, и плотность ее распределения не существует.

Плотность распределения g(ξ)заведомо существует, если, например, функцияg(ξ)монотонна («строго монотонна»). Вспомним, что означает «найти плотность распределенияη, если она существует».

По определению, если мы представим (для любого х) функцию распределения η в виде где подинтегральная функцияh(y) неотрицательна, то плотность распределения с.в. η существует и в точности равна подинтегральной функции f_ξ(x) = h(x) .

Так что доказывать существование плотности распределения и находить ее мы будем одновременно, находя нужное интегральное представление для функции распределения.

Теорема 23. Пустьξ имеет функцию распределенияF_ξ(x)и плотность распределенияf_ξ(x) , и постояннаяaотлична от нуля. Тогда случайная величинаη = a ξ + bимеет плотность распределения

Для произвольной монотонной функции g(то есть либо монотонно возрастающей функции, либо монотонно убывающей функции справедливо аналогичное теореме 23 утверждение).

Теорема 24. Пустьξимеет функцию распределенияF_ξ(x)и плотность распределенияf_ξ(x), ифункция g: R  Rмонотонна. Тогда случайная величинаη= g(ξ)имеет плотность распределения

Здесь g ^-1— функция, обратная кg, и

— производная функцииg ^-1.

Следствие 7. Еслиξ  N_0,1, тоη = σξ+а 

Следствие 8. Еслиη  , то ξ = (η –а)/ σ  N_0,1.

Следствие 9. Еслиξ  Е_α, тоη = αξ Е₁