W CLT dlaczego


10

Niech X1,...,Xn będą niezależnymi obserwacjami z rozkładu, który ma średnią μ i wariancję σ2<∞ , gdy n→∞ , to

nX¯n−μσ→N(0,1).

Dlaczego oznacza to, że

X¯n∼N(μ,σ2n)?

Może poniżej nie podkreślono tego wystarczająco wyraźnie, ale stwierdzenie jest matematycznie znaczące i prawdziwe, podczas gdy wyrażenie ˉ X n∼N(μ, σ 2
nX¯n−μσ→N(0,1)
jest matematycznie absurdalne, a zatem, jak mówi przysłowie,nawet się nie myli.
X¯n∼N.(μ,σ2)n)
— Czy

Odpowiedzi:


17

Twoja interpretacja jest nieco niepoprawna. Implikuje to twierdzenie Central Limit (CLT)

X¯n∼approxN(μ,σ2n).

Wynika to z faktu, że CLT jest wynikiem asymptotycznym, a my w praktyce mamy do czynienia tylko z próbkami skończonymi. Jednak gdy wielkość próbki jest wystarczająco duża, zakładamy, że wynik CLT jest prawdziwy w przybliżeniu, a zatem

nX¯n−μσ∼approxN(0,1)nX¯n−μσ.σn∼approxσnN(0,1)X¯n−μ∼approxN(0,σ2n)X¯n−μ+μ∼approxμ+N(0,σ2n)X¯n∼approxN(μ,σ2n).

Jest tak, ponieważ dla losowej zmiennej i stałych a , b , Var ( a X ) = a 2 Var ( X ) (jest to używane w drugim etapie) i E ( b + X ) = b + E ( X ) , Var ( b + X ) = VarXa,bVar⁡(aX)=a2Var⁡(X)E(b+X)=b+E(X) (jest to używane w drugim ostatnim kroku).Var⁡(b+X)=Var⁡(X)

Przeczytaj to, aby uzyskać dodatkowe wyjaśnienie algebry.


Czy możesz wyjaśnić, jakiej „algebry” używasz, przenosząc warunki z LHS do RHS? ∼
— mavavilj

Wyjaśniłem algebrę. Większość z nich wykorzystuje właściwości wariancji i oczekiwań.
— Greenparker

Dlaczego nie np. Drugi człon stają sięN(μ,μ+σ2N(μ,σ2n)? N(μ,μ+σ2n)
— mavavilj

3
Ponieważ . Intuicyjnie dodanie stałej liczby do zmiennej losowej nie zmienia jej wariancji. Var(aX+b)=a2Var(X)
— Greenparker

10

Najłatwiej to sprawdzić, patrząc na średnią i wariancję zmiennej losowej .X¯n

Zatem stwierdza, że ​​średnia wynosi zero, a wariancja wynosi jeden. Dlatego mamy na myśli:N(0,1)

E[nX¯n−μσ]≈0
E[a⋅x+b]=a⋅E[x]+b, where a,b are constants, we get:
X¯n≈μ

Now, using Var⁡[a⋅x+b]=a2⋅Var⁡[x]=a2⋅σx2, where a,b are constants, we get the following for the variance:

Var⁡[nX¯n−μσ]≈1
Var⁡[X¯n]≈σ2n

Now, we know the mean and the variance of X¯n, and the Gaussian (normal) distribution with these mean and variance is N(μ,σ2n)

You may wonder why go through all these algebra? Why not directly prove that X¯n converges to N(μ,σ2n)?

The reason is that in mathematics it's difficult (impossible?) to prove convergence to changing things, i.e. the right had side of the convergence operator → has to be fixed in order for mathematicians to use their tricks for proving statements. The N(μ,σ2n) expression changes with n, which is a problem. So, mathematicians transform the expressions in such a way, that the right hand side is fixed, e.g. N(0,1) is a nice fixed right hand side.


4

Nie oznacza to normalności X¯n, z wyjątkiem przybliżeń. Ale jeśli udajemy przez chwilę, żen(X¯n-μ)/σ jest dokładnie standardową normą, to mamy wynik, że τZ+μ∼ normalna(μ,τ2)) kiedy Z∼ normalna(0,1). Jednym ze sposobów na sprawdzenie tego jest funkcja generowania momentu

MτZ+μ(t)=MZ(τt)Mμ(t)=et2τ2/2etμ=et2τ2/2+tμ

which is the normal(μ,τ2) m.g.f.


Why does the moment generating function prove it for the distribution?
— mavavilj

1
This is a result from probability. If two random variables have the same moment generating function then they are equal in distribution.
— dsaxton
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.