Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Applied regression analysis / Praktic / 2 / cookbook-en.pdf
Скачиваний:
35
Добавлен:
10.05.2015
Размер:
1.26 Mб
Скачать

3.1 Transformations

Transformation function

 

 

 

Z = '(X)

 

 

 

 

 

 

 

Discrete

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2X

 

 

 

 

 

 

 

 

fZ(z) = P ['(X) = z] = P [fx : '(x) = zg] = P X 2 ' 1(z) =

 

 

f(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

' 1(z)

Continuous

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FZ(z) = P ['(X) z] = ZAz f(x) dx with Az = fx : '(x) zg

Special case if ' strictly monotone

(z) = fX(x)

dz

 

 

 

 

 

fZ(z) = fX(' 1(z))

dz ' 1

= fX(x)

J

 

 

 

d

 

 

dx

 

1

j

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The Rule of the Lazy Statistician

Z

E [Z] = '(x) dFX(x)

ZZ

 

E [IA(x)] = IA(x) dFX(x) =

A dFX(x) = P [X 2 A]

Convolution

 

 

 

 

 

 

Z0

 

 

 

 

 

1

 

 

X;Y

0

z

Z := X + Y

 

fZ(z) = Z 1 fX;Y (x; z x) dx

=

 

fX;Y (x; z x) dx

Z := jX Y j

fZ(z) = 2 Z0

1 fX;Y (x; z + x) dx

 

 

 

 

X

 

1

 

 

1

 

 

 

Z :=

 

 

fZ(z) = Z 1 jxjfX;Y (x; xz) dx ??=

Z 1 xfx(x)fX(x)fY (xz) dx

Y

4Expectation

De nition and properties

8

X

> xfX(x)

>

>

Z> x

<

E [X] = X = x dFX(x) =

Z

>

>

>

> xf (x)

: X

P [X = c] = 1 =) E [c] = c

E [cX] = c E [X]

E [X + Y ] = E [X] + E [Y ]

Xdiscrete

Xcontinuous

E [XY ] = ZX;Y

xyfX;Y (x; y) dFX(x) dFY (y)

E ['(Y )] 6= '(E [X]) (cf. Jensen inequality)

P [X Y ] = 0 =) E [X] E [Y ] ^ P [X = Y ] = 1 =) E [X] = E [Y ]

1

 

 

 

 

X

 

 

 

 

E [X] = P [X x]

 

x=1

 

 

 

 

Sample mean

 

 

 

n

 

 

 

1

 

 

Xn = n

Xi

 

 

Xi

 

 

 

 

=1

Conditional expectation

 

 

 

E [Y j X = x] = Z

yf(y j x) dy

 

E [X] = E [E [X j Y ]]

 

Z 1

E['(X; Y ) j X = x] = '(x; y)fY jX(y j x) dx

1

Z1

E ['(Y; Z) j X = x] = '(y; z)f(Y;Z)jX(y; z j x) dy dz

1

E [Y + Z j X] = E [Y j X] + E [Z j X]

E ['(X)Y j X] = '(X)E [Y j X]

E[Y j X] = c =) Cov [X; Y ] = 0

5Variance

De nition and properties

V

[X] = 2

= E (X

E

[X])2

 

= E X2

 

 

E [X]2

"

n

X

n

 

 

 

V

X

Xi#

= V [Xi] + 2

 

Cov [Xi; Yj]

 

 

 

 

X

 

X

 

 

 

 

 

 

i=1

 

i=1

 

i6=j

 

 

 

 

" n # n

XX

V

Xi = V [Xi] if Xi ?? Xj

i=1

i=1

Standard deviation

p

sd[X] = V [X] = X

Covariance

Cov [X; Y ] = E [(X E [X])(Y E [Y ])] = E [XY ] E [X] E [Y ]

Cov [X; a] = 0

Cov [X; X] = V [X]

Cov [X; Y ] = Cov [Y; X]

Cov [aX; bY ] = abCov [X; Y ]

7

i Xi Gamma (

Cov [X + a; Y + b] = Cov [X; Y ]

 

2

 

 

3

 

 

 

n

m

 

 

n

m

Cov

X

Xj

Yj

 

XX

 

4

 

 

5

 

 

 

i=1

=1

 

 

i=1 j=1

Correlation

Cov [X; Y ][X; Y ] = p

V [X] V [Y ]

Independence

X ?? Y =) [X; Y ] = 0 () Cov [X; Y ] = 0 () E [XY ] = E [X] E [Y ]

Sample variance

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

S

 

=

n 1

(Xi Xn)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

Conditional variance

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V [Y j X] = E (Y E [Y j X])2 j X = E Y 2 j X E [Y j X]2

Y

j

X]] +

 

[

E

[Y

j

X]]

 

V [Y ] = E [V [

 

V

 

 

 

 

6Inequalities

Cauchy-Schwarz

 

 

 

 

 

 

 

 

Markov

E [XY ]2 E X2 E Y 2

 

 

P ['(X) t]

E ['(X)]

 

 

 

 

t

 

 

 

 

Chebyshev

 

 

 

 

V [X]

 

 

P [jX E [X]j t]

 

 

 

 

t2

 

 

Chernoff

P [X (1 + ) ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

> 1

 

(1 + )1+

Jensen

E ['(X)] '(E [X])

 

 

 

 

 

 

 

 

' convex

7Distribution Relationships

Binomial

n

X

Xi Bern (p) =) Xi Bin (n; p)

i=1

X Bin (n; p) ; Y Bin (m; p) =) X + Y Bin (n + m; p)

limn!1 Bin (n; p) = Po (np) (n large, p small)

limn!1 Bin (n; p) = N (np; np(1 p)) (n large, p far from 0 and 1)

Negative Binomial

 

X NBin (1; p) =

Geo (p)

r

X NBin (r; p) =

Pi=1 Geo (p)

PP

Xi NBin (ri; p) =) Xi NBin ( ri; p)

X NBin (r; p) : Y Bin (s + r; p) =) P [X s] = P [Y r]

Poisson

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

!

 

 

 

 

 

 

Xi Po ( i) ^ Xi ?? Xj =)

X

Xi Po

X

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

n

 

 

i=1

0 n

 

 

 

 

 

1

 

Xi

 

Po ( i)

^

Xi

??

Xj

=

Xi

Xj

 

Bin

Xj;

 

i

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

)

 

j=1

 

 

j=1

 

 

j=1

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

X

 

P

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Exponential

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xi

Exp ( ) ^ Xi ?? Xj

=) XXi

Gamma (n; )

 

 

 

 

 

i=1

Memoryless property: P [X > x + y j X > y] = P [X > x] Normal

X

N

 

 

2

 

 

 

 

X

 

 

Z

 

 

a + b; a2 2

 

 

 

; 2

 

 

Z = aX + b =N

 

 

 

 

 

 

X

 

;

 

=)

 

2

; 2

 

(0; 1)

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

N

 

1 1

^

 

 

 

 

= X

 

 

 

2 1

2

 

 

Xi

 

 

i; i

 

 

=

i i

2

 

 

i i;

 

i

i

 

 

 

+ 2

 

 

X

N

; 2

 

^

Y

N

 

 

)

+ Y

N

+ ; 2

 

N

 

 

2

 

 

 

) P

X

N

P P

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P [a < X b] =

b

 

a

 

 

 

 

 

00(x) = (x2

 

1) (x)

(

 

x) = 1

 

(x)

0

(x) =

 

x (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Upper quantile of N (0; 1): z = 1(1 ) Gamma

X Gamma ( ; ) () X= Gamma ( ; 1)

Gamma ( ; ) Pi=1 Exp ( )

P P

Xi Gamma ( i; ) ^ Xi ?? Xj =) i i; )

( ) = Z 1 x 1e x dx0

Beta

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

( + )

 

 

 

 

 

 

x 1(1 x) 1 =

 

x 1(1 x) 1

B( ; )

( ) ( )

 

 

Xk

 

=

B( + k; )

=

 

+ k 1

 

Xk 1

 

 

 

B( ; )

 

+ + k 1E

E

 

 

 

Beta (1; 1) Unif (0; 1)

8

Соседние файлы в папке 2