Czy suma zmiennej losowej dyskretnej i ciągłej jest ciągła czy mieszana?


Odpowiedzi:


13

Załóżmy, że przyjmuje wartości z rozkładem dyskretnym , gdzie jest zbiorem policzalnym, a przyjmuje wartości w o gęstości i CDF .Xk∈K(pk)k∈KKYRfYFY

Niech . Mamy które można różnicować w celu uzyskania funkcji gęstości dla określonej przez Z=X+Y

P(Z≤z)=P(X+Y≤z)=∑k∈KP(Y≤z−X∣X=k)P(X=k)=∑k∈KFY(z−k)pk,
Z
fZ(z)=∑k∈KfY(z−k)pk.

Teraz pozwól i przyjmij . Następnie które ponownie można różnicować w celu uzyskania funkcji gęstości.R=XYp0=0

P(R≤r)=P(XY≤r)=∑k∈KP(Y≤r/X)P(X=k)=∑k∈KFY(r/k)pk,

Jednak jeśli , to , co pokazuje, że w tym przypadku ma atom na 0.p0>0P(XY=0)≥P(X=0)=p0>0XY


2

Niech będzie dyskretną zmienną losową z funkcją masy prawdopodobieństwa , gdzie jest zbiorem dyskretnym (być może nieskończenie licznym). Zmienna losowa może być traktowana jako ciągła zmienna losowa o następującej funkcji gęstości prawdopodobieństwaXpX:X→[0,1]XX

fX(x)=∑xk∈XpX(xk)δ(x−xk)

gdzie to funkcja delta Diraca.δ

Jeśli jest ciągłą zmienną losową, to jest hybrydową zmienną losową. Jak wiemy funkcji gęstości prawdopodobieństwa i , możemy obliczyć funkcję gęstości prawdopodobieństwa . Przy założeniu, że i są niezależne, to funkcja gęstości prawdopodobieństwa jest przez splatanie z funkcji gęstości prawdopodobieństwa iYZ:=X+YXYZXYZfXfY

fZ(z)=∑xk∈XpX(xk)fY(z−xk)

Dlaczego głosowanie negatywne?
— Rodrigo de Azevedo

1
Tak, jestem również ciekawy opinii negatywnej
— Yair Daon,

2
@ Yair Nie głosowałem za tym, ale wygląda na mylącą i niepełną odpowiedź. Samo napisanie dystrybucji w postaci delty Diraca nie czyni jej ciągłą! Ta odpowiedź jest również ograniczona, ponieważ (a) nie uwzględnia ogólnych rozkładów dyskretnych, które mogą mieć policzalną nieskończoność atomów oraz (b) domyślnie zakłada, że i są niezależne. XY
— whuber

@ whuber Zgadzam się z (b). Mówi się jednak, że dyskretny RV „można uznać za…”, więc myślę, że dodaje on interesującego widoku.
— Yair Daon

2
Dlatego napisałem, że twoja odpowiedź jest myląca. Ponieważ pytanie dotyczy rozróżnienia między rozkładami dyskretnymi i ciągłymi - i to rozróżnienie jest kwestią definicji matematycznej, a nie „smaku” - twoje wysiłki w celu pomylenia tych dwóch elementów będą prawdopodobnie mniej niż pomocne.
— whuber

2

Ta odpowiedź zakłada, że i są niezależne. Oto rozwiązanie, które nie wymaga tego założenia.XY

Edycja: Zakładam, że „ciągły” oznacza „posiadanie pliku pdf”. Jeśli zamiast tego ciągłe ma oznaczać brak atomu, dowód jest podobny; po prostu zamień „Lebesgue null set” na „singleton set” w dalszej części.


Niech obsługa będzie policzalnym zestawem . UżyjęX{x1,x2,x3…}

Lemat: Zmienna losowa jest ciągła, jeśli i tylko dla wszystkich mierzalnych zbiorów Borela z miarą zero Lebesgue'a.ZP(Z∈E)=0E

Dowód: użyj twierdzenia Lebesgue-Radon-Nikodym . ◻

Aby udowodnić, że jest ciągły, weź dowolny zerowy zestaw i zwróć uwagę, że Ale wtedy i tylko wtedy, gdy . Przesunięty zestaw nadal ma wartość Lebesgue null. Ponieważ jest ciągłe, oznacza to, że , więc powyższe sumowanie wynosi zero, co dowodzi, że jest ciągłe.X+YE

P(X+Y∈E)=∑kP({Y+xk∈E}∩{X=xk})≤∑kP(Y+xk∈E)
Y+xk∈EY∈E−xkE−xkYP(Y+xk∈E)=0X+Y

W przypadku produktów obowiązuje ta sama logika, o ile . Jeśli , to jest dyskretne z . W przeciwnym razie jest nietrywialną mieszanką.P(X=0)=0P(X=0)=1XYP(XY=0)=1XY

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.