Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Дроздов Н.Д. Линейная алгебра в теории уравнивания измерений

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.33 Mб
Скачать

По теореме 54 при С =

^ВК =

~гВ К получим

 

 

 

|| (Л"*) (-Щ

К И =

|| -1)

(рВ) К || ^

|| (АР)

(рВ)

К ||.

А это с учетом (185)

и (179) и означает,

что

|| К

||

|| В"К ||.

Тик как согласно

§ 55 норма столбцов совпадает с их евклидо­

вой длиной, то, когда К =

к — столбец

и потому В + к и В~ к —

столбцы, выполняется неравенство

| В +

к] ==; |В~/с|.

v

 

 

Решение X, = 5

+

К уравнений В Х =

К назовем главным

реше­

нием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если уравнение

ВХ =

К несовместно, то матрицыX' =

В _ К ,

естественно, не являются его решениями. Но если за меру неудо­ влетворения произвольной матрицы X ' нужных размеров уравне­

нию ВХ

=

К

принимать

норму

невязки, т. е. ЦК — В Х '

||, то

матрица

X

=

В + К менее

всего

не удовлетворяет ему.

Иначе

говоря, имеет место такое утверждение.

 

Следствие

3.

 

 

 

||К-ВВ+ К||^ЦК-ВВ-К||.

 

В частности, когда К

= к — столбец,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|fc-BB+ /c|

 

| /с — BB-fc |.

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

Мы уже

видели на

стр. 177, что

ВВ~ = В

(рВ),

где В

столбцово-невырожденнып

сомножитель

представления

(178):

В =

ВА. Поэтому с учетом (173) К -

В В " К =

—В

(рВ))К

=

=

(Ар)

АК,

где L

[Р*]

_]_ L

[R],

& L

] A-

L [В].

В

частности,

при

L

[R]

=

 

L \В ]

и,

следовательно,

L

[Р*]

=

L

\А*],

имеем:

К — В В +

К

=

А-КАК.

Но по теореме 54 при С -

АК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\\(А-1)АК\\^\\(АР)АК\\.

 

 

 

 

 

 

 

 

Это

и

означает,

что

 

ЦК -

В В +

К

|| <

|| К

В В " К

||. Так

как норма' столбцов совпадает

с их евклидовой длиной, то,

когда

К

=

к — столбец и

потому

к — ВВ~ к — столбцы,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\к — ВВ+к\

^\к

— ВВ'к\.

V

 

 

 

 

 

 

 

Отметим еще одну особенность главных g-обратных

матриц.

Уже говорилось, что для квадратных невырожденных

матриц

может выполняться условие А* =

А -

1

(матрица А — ортогональ­

ная).

 

Оказывается,

что для произвольных матриц В условие

В*

=

В~

не

может

быть

удовлетворено, если В" не главная

g-

обратная. Иначе говоря, справедлива такая теорема.

 

 

 

 

 

 

Теорема 55. Если для

матрицы В и g-обратной к ней

В"

вы­

полняется

условие В* =

В - , то В" =

В + .

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

Это утверждение, очевидно,

вытекает из определения

глав­

ных ^-обратных матриц, так как ВВ*В

=

В по условию, что В*

=

=

В",

а

(ВВ*)* =

ВВ*

и (В*В)* =

В*В

— по правилам

транс­

понирования,

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Матрицы В, для которых В* =

В +

, естественно назвать

g-opmo-

гоналъными.

 

 

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§66*. ЛИНЕЙНЫЕ Ф У Н К Ц И И СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН

Если

вектор

 

х =

\\хх, х2,

. . .,

хт, хт+

ц . . . ,

хп\\*

имеет

распределение

с

плотностью

вероятностей

р

х,

х2,

. . .,

хт,

хт+ і, • • ., хп),

то

плотность

вероятностей

р

х,

х2,

. . .,

хт)

•определяется в теории вероятностей

[4] как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р (хх, х2, . . ., жт) =

 

 

 

 

 

 

=

J . . . J р

1,

х2, . . ., хт,

хт+1,

. . ., хп)

dxm+1.

. . dxn.

(189)

-оо

Тогда, согласно (139) и (189), математическое ожидание эле-,

ментов вектора

||ж1( х2,

. . .,

хт ||*

 

 

&i ^

. . . ^ Хх-, x2l

. . ., Хцї) dxx

dx2

. . . dxm —•

-oo

 

 

 

 

 

 

+oo

Г

+ oo

 

 

 

 

 

J . . . J a ^ |

J • . • § P (^i,

2%, • .' •, £mi

xm+ii • • •> xn)

 

y.dxm+i,.

. .,

dxn

dxx . . .

dxm.

 

Так как xl (і — 1, 2, . . ., лі) не зависит от переменных вну­ треннего интегрирования х т + 1 , . . ., хп, то его можно внести под этот интеграл, и тогда по правилу последовательного вычисления кратных интегралов

 

+0О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- со

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X cfo^

»

.

. dXfli

. . .

dxm

 

 

т. е. элементы а(

(i =

1,

2,

.

. ., т) математического

ожидания

вектора

|| хх, х2,

. . .,

хт ||* совпадают с соответствующими по но­

меру элементами

щ (г: = 1,

2, . . .,

т,

т -f- 1,

. . ., п)

математи­

ческого

ожидания

вектора

 

Ца^, х2,

. .

., хт,

хт + 1 , .

. ., х„ ||*.

Рассмотрим теперь элемент kl}(i,

/

=

1, 2,

. . ., т)

ковариа­

ционной матрицы вектора

\\хх, х2,

. . .,

хт

\\*.

Рассуждая вполне

аналогично предыдущему,

получим

 

 

 

 

 

 

+оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кЧ~

I ' • • J

~~а ' ) (ХІ ~~ад Р ^ 1 ' Ж а ' • • •' Хт) d x l - • • dxm =

1 -00

+00 .

=J . . . J f a flfcHar/ а у ) Х

т со

 

 

 

 

dxx

• , •• dXffi —'

X

 

 

 

 

 

J • -

• J

Р (3"1>

• • ч xmi 3-rn+lj

• • ч ^п)

• • •

dxn

 

- оо

 

 

 

 

 

 

 

 

ТОО

 

 

 

 

 

=

J

. . . j

(з,— щ) (Xj

afipfa,

. . ., xm, xm+1,

. . .,

x„)x

 

 

- c o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X dxx . . . dxm

. . . dxn,

 

 

 

 

 

 

 

 

т. е. элементы

кц

(i, 7 =

1,

2, . . ., m)

ковариационной

матрицы

вектора

\\xx,

x\,

. . .,

xm

И* совпадают

с

соответствующими

по

индексам

элементами кц (і, / =

1, 2, . . ., m, wi-f-1,

. . .,. п)

ковари­

ационной

матрицы

вектора

Ца^,

ж2 , . . ., хт,

х+ х,

. . .,

a?rt

||*.

Пусть л; =

\\xlt

 

Хо,

. . .,

, хп

||* имеет распределение с матема­

тическим

ожиданием

а — ||а1? а 2 , . . ., ап

|| и

ковариационной

матрицей Кд. =

\\k{j\\

или весовой матрицей К*1

=

Рх

=

|| тп^ \\.

Каковы

математическое ожидание и ковариационная матрица

для g

=

\\ух, у2,

. . .,

у,п ||*, где

m <Сп, связанного

с х

отноше­

нием у

Ах со строчно-невырожденной m X гг-матрпцей?

 

Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим сначала преобра­

зование с квадратной невырожденной матрицей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у' =

Ах = | | ^ | : г ^ | ,

 

 

 

 

 

 

(190)

где Я* и t удовлетворяют условию теоремы 47. Для такого

случая

в § 46* установлено, что случайный вектор

V

I

=

\\ух,

уг,

. . ,

t

!

Ут*

*т+ !•>••••> tn

II*

имеет

 

 

 

 

ожидание

(тео­

математическое

 

рема

32):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II

А

||

||

Аа

||

1 Ъ ||

 

 

 

 

и ковариационную матрицу (теорема 34):

 

 

 

 

 

 

 

 

К , = АК,А* =

|| А

II

 

 

\АКХА*

 

AKXR

 

II

(192)

R

m

Кх\ А*, ^ || =

| д #

к .

д

Ф К

.

Отсюда математическое ожидание и ковариационная матрица

вектора

у Ах получаются

как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш(у) =

АМ(х)

и

 

КЯ=АКХА*.

 

 

 

 

 

Так что правило, полученное в § 46* для полного невырожден­ ного преобразования Ах случайного вектора, сохраняется и для его преобразования Ах с прямоугольной строчно-невырожденной матрицей.

В частности, для линейной функции

У = с1х1 + сгх2+ . . . + спхп = с*х

математическое

ожидание

М (у)

и

дисперсия

D (у)

случайной

величины у определяется как М

(у)

с*М

(х)

и D

(у)

=

с*Кхс.

Свойство М (у) = AM

(х) называется

свойством

линейности

математических

ожиданий.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим

теперь случай,

когда

х =

\\хи

х2,

. . .,

хп ||*

распределен нормально с математическим ожиданием а и ковари­

ационной матрицей

К.х.

В

§ 46* было доказано, что и вектор

Ах

(det Агт^ 0)

распределен

нормально. Будет ли это верно для

вектора

у =

Ах,

когда

А — строчно-невырожденная т

X

X

?г-матрица?

 

 

 

 

 

 

Для

выяснения

этого

вопроса выберем в (190) матрицу

R*

так, чтобы она была фундаментальной матрицей решений уравне­

ния AKxz

=

0. Тогда в (192) AKXR

 

=

 

0 и R*KXA*

= (AKXR)* =

0

и Kyi принимает более простой квазидиагональный вид

 

 

 

 

1АКХА*

 

 

0

 

к ,

о

 

Поэтому

К " '

=

 

0

 

 

R*KrR

 

о

к ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

det Ку> =

det Ку

det К,;

 

det РИ> = det Ру det Р<;

 

II - Ь ) * ,

(* -

с)* || Ру, JVt

2] J =

 

(У -

 

Ъ)* Ру (y-b)

+ (t- с)* Р,

(t—c),

и, следовательно,

по

(135)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р ІУі> Уг> • • Уті

• • •> tn) —

 

 

 

- V -

d e t p

_

 

(У-Ь)* Ру (и-ЬНУ-с)* Р, (1-е)

 

 

(2я)

п

е

 

 

 

 

 

= '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

і / d e t P

 

 

(У-Ь)* Р„(1/-Ь) •

(1.-е)* Р, (1-е)

 

 

y

- " "

У

"

л [

d e t l .

'

 

~~ V

( 2 л ) т в

 

 

 

 

. - ^ . . р (

 

 

 

 

 

 

V

 

(Ы)п-т

 

 

Здесь существенно то, что плотность разбилась на два множи­ теля, один из которых зависит только от у, а другой только от t. Поэтому при интегрировании по t в прямоугольной области мно­ житель, зависящий от у, выносится за знак интеграла, т. е. со­ гласно (189)

 

p—Z

 

-/-Ь)*^ у Рц Ш-Ь)

р(Уп ft, • •.. ym) =

(2я)"

 

*

 

V~^r

6

х

+оо

(t-c)*

P .

(t-c)

 

П

 

 

 

 

X

Ho

+ ОЭ

p

U-c)*V,{l-c)

 

*

так как слева стоит вероятность J • • -§р (t,n+ 1 ( . . ., tn) dtm+ г

—СО

. . . dtn попадания во всю область изменения нормально распре­ деленного случайного вектора Ц * ш + і , • • •, tn \\*. Поэтому окон­ чательно получаем

d e t P ,,

^

{2л)т

Є

2

Ответ на поставленный вопрос оказался положительным.

§ 67*. ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ СИСТЕМ УРАВНЕНИЙ ОТНОСИТЕЛЬНО ФИКСИРОВАННОГО ПСЕВДООБРАЩЕНИЯ

Пусть требуется найти решение х = —Ajfw системы уравне­ ний Ах -f- и) = 0 со строчно-невырожденной матрицей. Рассу­ ждая, как в § 56*, придем к неравенству

•«slUIIIIA?

оценивающему связь относительной ошибки решения х с относи­

тельной ошибкой отыскания Ajf.

При этом число

\\А \\\\Ар || s»

^ 1. Его естественно

считать

числом обусловленности

 

системы

Ах

= w относительно

фиксированного

псевдообращения

А~у. Здесь

для

разных

фиксаций

псевдообращения получаем

разные числа

о бусло вленно сти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По теореме 54 при С = Е из условия L \Р\ф

L

[А]

вытекает

неравенство

[|<;||ЛрЕ

|| и, следовательно,

\\А ||

|j^1_ 1 (| <Г

<

\\А || \\Ajf ||. Оно утверждает,

что обусловленность

системы

Ах

-\- w = 0

относительно

главного

псевдообращения

наилуч-

ffiW.

ОГСЩЯ ЗЩВО, WG 0№&ЄИШ№9

ШВД&обЩЩЗШй,- Рхличных

от главного, идеальной-обусловленности быть не может, так как иначе было бы || А || WA'1 || < 1 .

Относительно главного псевдообращения идеальная обусло­ вленность может быть при том и только при том условии, когда АА* — к2Е (А g-ортогональна с точностью до произвольного мно­ жителя). Действительно, по свойствам 2 и 1 псевдообратных

матриц

(см. § 60)

 

 

 

(АА*)'1

=-- у . (A*) AS = (4-і)*. (А-*).

 

Поэтому

по (158)

 

 

 

«А ЦІ А-Ц

= /|| АА* «I (АА*)~Ц = / - ^ щ ? ,

(193)

где Х{ — собственные числа положительно определенной матрицы АА*. Дальнейшие рассуждения проводятся точно так же, как при доказательстве теоремы 43. Относительно главного псевдо-

обращения остаются справедливыми и теорема 44, а также заме­ чания об улучшении обусловленности.

Одна тонкость. Из теоремы 55 следует, что главное и только

главное решение уравнения Ах

+

w = 0 можно отыскивать мето­

дом

ортогонализации.

Ранее

(см.

§ 38*)

отмечалось, что

метод

ортогонализации дает решение непосредственно

уравнении Ах

-(-

-|- w — 0

по принципу наименьших квадратов. Методом же Гаусса

решаются

нормальные уравнения

АА*к

+ w =

0. Из (193) еле-

дует,

что

\\АА* || || (АА*)-1

\\=(\\А

|| || А - 1 ||)2, т.

е.

обусло

вленность нормальных уравнений всегда не лучше обусловлен­

ности условных уравнений относительно главного псевдообраще­

ния.

А

при больших

числах

\\А || WA'1

|| обусловленность

нормальных уравнений значительно хуже обусловленности услов­ ных уравнений [10] .

( 1 9 6 )

Г л а в а 9

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ, ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПРИБЛИЖЕННОГО УРАВНИВАНИЯ

§68*. АЛГЕБРАИЧЕСКИЙ И ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ПОДХОДЫ

КРЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ УРАВНИВАНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Ранее

(см. § 3 7 * ) уже

было

дано

алгебраическое обоснование

метода наименьших квадратов

как

задачи о

перпендикуляре

в базисе

с произвольно

заданной метрической

матрицей G. Это

обоснование можно повторить в несколько иной форме, используя

псевдообратные

матрицы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По

теореме

4 7 произвольное

 

решение

v—Вх-\- d

системы

условных уравнений

Av +

w =

 

0

(согласно § 3 7 *

оно

предста­

вляет

собой систему

уравнений

поправок)

можно

рассматривать

как решение полной системы уравнений

 

 

 

 

 

 

I

II

Н

II

ы> II

 

 

 

 

 

 

\-В

 

 

х

'

 

 

( Ш )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II R

А II

 

 

II

х

II

 

 

 

где ~£В — фиксированное

псевдообращение

матрицы В

системы

уравнений поправок, а блок-столбец х может принимать все­

возможные значения. Из ( 1 9 4 ) получаем с учетом

( 1 7 4 ' )

 

 

 

А

— w ||

 

w

-

-AP*w

+ Bx.

( 1 9 5 )

 

 

 

 

 

 

х

||=

И ? '

В

 

 

 

 

 

 

 

 

где Р — фундаментальная

матрица решений

системы

R*z = О,

и потому по ( 7 2 ) PR =

0 . В частности, при некотором неизвестном

нам значении х0 блока

х должно

получиться

решение

 

v — — А ,

где Д

столбец истинных ошибок, т. е. по ( 1 9 5 )

— А =

A P *w +

-f- Вх0.

Если здесь отбросить неизвестный

 

столбец Вх0

и

принять

за результат уравнивания столбец

v=-APew,

то его отличие от А будет А v = —Вх0, где по (194) при х — = х0 и, следовательно, при v — — Д х0 = дЕ Б (— Д) . Поэтому окончательно

 

 

-

( А + v) =

Вх„

х й = -

R-ВД.

 

( 1 9 7 )

Так как PR

=

0 ,

то из ( 1 9 6 ) с учетом ( 1 6 5 ' ) и ( 1 6 5 " )

видно, что

-~&Bv

=

-ABAP*w =

{R*B)'i

R*P* {AP*)-iw

= 0 .

Поэтому, умножая

уравнение

поправок

у =

Вх

- f d слева

на R * B , получаем

0 =

^ВВх

+ ^Bd

= х -f- ~j£Bd.

 

 

Следовательно, решению (196) условных уравнений отвечает решение

уравнений поправок.

 

x'=--£Bd

 

 

 

 

(198)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из тождества А +

v =

( А + v) +

(v —

v), где v = А^Ь-1

w—

перпендикуляр к

L

[В],

по

неравенству

треугольника

следует,

что а = | А + у | ^ | А + у

| +

| v — v \ и потому

 

 

c s (у)

=

max

| У + А | =

| Д - Ь У 1 + | У — У I.

 

 

 

 

 

І Д І - s

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина as{v)

принимает

наименьшее

значение

при

v

= v.

Поэтому псевдообращение A^G-i

или ~QBB

приводит

к

наилуч­

шему решению задачи уравнивания

измерений в алгебраическом

смысле. Но неоднозначность выбора

G ведет к тому, что на

этом

уровне обоснования задача уравнивания измерений не имеет един­ ственного решения.

К

 

решению

задачи

уравнивания

можно

 

подойти

по-

другому, если считать вектор — А частным

значением

случай­

ного

вектора

б

=

1162,63,

. . ., 6„|| *• с

заданной

плотностью

вероятностей

р ( б 1 (

6 2 , . . ., 6„). Тогда и ха

из

(197)

будет

част­

ным значением некоторого случайного вектора

£ =

Ц^,

| 2 , . .

£г ||*,

где І=~£ВЬ.

Поэтому

плотность

 

PR{1±,

 

£3,

• - -, 1Г)

будет

определяться

плотностью

р ( 6 l t 6 2)

• • •> б„)

и

фиксацией

її В. В

связи

с этим естественно выбрать

такую

фиксацию,

при

которой

вектор

| наименее

случаен, т. е.

лучше

векторов,

отве­

чающих другим фиксациям, фокусируется около некоторого

постоянного вектора с. При этом естественно желать, чтобы с=

0 ,

так как ему по (197) будет отвечать нулевой столбец Вс =

О,

около которого будет фокусироваться столбец А + v.

 

Этп соображения высказаны пока лишь на интуитивном уровне. Чтобы они могли быть сформулированы как математическая задача, нужно уточнить многие моменты.

§69*. СРАВНЕНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН

ИСЛУЧАЙНЫХ ВЕКТОРОВ

Как понимать большую или меньшую случайность вектора или величины?

Для случайной величины х распространенным приемом яв­ ляется сравнение вероятностей

a+t

ФР (0 = Р (I ж — а j > < ) = 1 — J p(x)dx

a-l

непопадания в произвольную ^-окрестность математического ожи­ дания а. Функцию фр (і) назовем функцией рассеяния величины х. Она зависит как от t, так и от плотности р (х). Если для двух

распределений с плотностями рг

(х)

и

р2 (х) неравенство cpPl (t) <

< Фр2 (t) выполняется при всех

t,

то

первое из них задает менее

случайную, т. е. теснее группирующуюся около своего матема­

тического

ожидания,

величину.

 

 

 

 

 

Д

Для

нормальной случайной

величины

с плотностью

 

 

 

р (X) =

1

<£-аГ

 

 

 

 

 

 

у=

Є

2°3

 

 

 

функция рассеяния

w

а У2л

 

 

 

 

 

 

 

 

(х-а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ t )

= i - v m { ae-t ~

2°'

d x -

 

Если произвести замену переменных у

=

(х — а)/а,

то dx =

— ady.

При х = а —

t у =

—t/a,

а при х

=

a - f t у =

t/o• По­

этому,

учитывая четность функции е'у1",

имеем:

 

 

 

 

t_

 

 

 

 

t_

 

Так как подннтегральная функция положительна, то интеграл монотонно возрастает с возрастанием верхнего предела интегриро­ вания. Он же при заданном значении t монотонно убывает с воз­ растанием а или а 2 - V

Итак, доказана теорема.

Теорема 56. Из двух нормальных случайных величин та и только та менее случайна в смысле функцпп рассеянпя, у кото­ рой дисперспя меньше.

Если р (х) не принадлежит к классу нормальных распределе­ ний, то проследить характер изменения функции срр (t) в зависи­

мости

от

изменения функций плотности р (х) очень

трудно. Но

в теории

вероятностей доказывается следующее

неравенство

Л. Л.

Чебышева:

 

 

 

Ф р ( 0 = Р ( | х - а | > г ) ^ ,

 

справедливое для любого распределения р (х) с математическим

ожиданием а

и дисперсией а 2 .

Из него

не

следует уменьшение

Фр (t) с уменьшением а 2

при

заданном

t.

Но

гарантированная

неравенством

Чебышева

верхняя граница а 2 / £ 2

функции рассея­

ния при этом, очевидно, уменьшается. Поэтому сравнение случай­ ных величин по дисперсии имеет некоторый смысл и для произ­ вольных распределений, если только для них существуют мате­ матическое ожидание и дисперсия (т. е. несобственные интегралы, определяющие математическое ожидание и дисперсию, сходятся). Но, конечно, сравнение случайных величин по дисперсии имеет более слабый смысл, чем сравнение по функции рассеяния.

Перейдем к сравнению случайных векторов. Здесь тоже можи о бы рассмотреть функцию рассеяния

Р (| ж — a|> £ ) = l — j . . . | р(хх, х2, . . ., xn)dxxdx2

. . . dxn,

Iх-а I < *

 

где I х — a I — евклидова длина в ортогональной метрике (так как интеграл берется в ортогональной метрике) отклонения х — а вектора х от математического ожидания а. Но даже для нормаль­ ных распределений она не имеет сколько-нибудь простого выраже­ ния через ковариационную или весовую матрицу.

А. А. Марковым [25, 20] предложен другой путь сравнения случайных векторов по вероятностям

mp(bx, Ъ2, . . ., bn, t) = V 2 bite — at) >t

непопадания значений любой линейной формы от случайного век­

тора х — и в произвольную

if-окрестность нуля. Функцию тпр1,

Ь2,

• . .,

bn,

t)

называют

функцией

Маркова.

В

частности,

если

для любого

фиксированного

і

принять

І, =

1 и

Ь; =

0 при

всех

/ Ф

і, функция

Маркова

совпадает

с

функцией рассеяния

для

г-й координаты вектора

\\хх, х2,

. . .,

хп\\ *.

 

 

 

 

 

Если

для двух

случайных векторов с плотностями вероятно­

стей

рх

х,

х2,

.

. .,

хп)

 

и

р2 х,

х2,

. . .,

хп)

неравенство

mPl (bx,

b2,

. .

.,

bn,

t)

<іпгРг

(bx,

b2,

. . .,

bn,

t)

выполняется

при всех bx,

b2,

. . .,

bn

и t,

то первый из этих векторов считается

менее случайным, чем второй. В этом случае и каждая

компонента

у первого вектора менее случайна в смысле функции рассеяния,

чем у

второго.

 

 

 

 

 

 

 

д

Если вектор х

= Ца^, х2,

. . ., хп\\* распределен

нормально

с математическим ожиданием

а = \\ах, а2,

. . .,

ап\\* и ковариа­

ционной матрицей К;., то по результатам

§ 66*

линейная

функ-

п

(ХІ аі)—Ь*

(х — а) распределена нормально с нулевым

ция 2

математическим ожиданием и дисперсией

а 2

(Ь,

Кх) =

ЪгхЪ. V

Поэтому с учетом теоремы 56 получаем следующее.

 

Теорема 57. Из двух нормально распределенных

случайных

векторов с ковариационными

матрицами

Кх

и

К 2 первый

будет

менее случайным в смысле функций Маркова тогда и только тогда,

когда b*Kxb

-<b*K2b

при

всех Ъ.

 

 

Если

р (хХ1

х2, . . .,

хп)

не

входят в

класс нормальных

рас­

пределений,

то

справедливость

теоремы

57 утверждать нельзя.

Но если

в

неравенстве

Чебышева (см.

стр. 188) принять

х —

п

 

 

 

 

 

 

 

 

— а = 2 °i (xi аі)' т 0 согласно результату в § 66*, дисперсия

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ