Kowariancja transformowanych zmiennych losowych


12

Mam dwie zmienne losowe i .X>0Y>0

Biorąc pod uwagę, że mogę oszacować jak mogę oszacować

Cov(X,Y),
Cov(log⁡(X),log⁡(Y))?

3
To poprzednie pytanie dotyczyło korelacji zamiast kowariancji, ale jest powiązane: stats.stackexchange.com/questions/35941/...
— Douglas Zare

Odpowiedzi:


16

Można przyjąć podejście ekspansji Taylora:

http://en.wikipedia.org/wiki/Taylor_expansions_for_the_moments_of_functions_of_random_variables

Edytować:

Weź U=log⁡(X) , V=log⁡(Y) .

Użyj wielowymiarowego rozszerzenia Taylora, aby obliczyć przybliżenie do (w podobny sposób jak przykład na końcu „First Moment” w łączu, który robi prostszy przypadek i użyj rozszerzeń jednowymiarowych, aby obliczyć przybliżenia do i (jak podano w pierwszej części tej samej sekcji) z podobną dokładnością. Na podstawie tych rzeczy oblicz (przybliżoną) kowariancję.E ( X .1 / Y ) ) E ( U ) E ( V )E(UV)E(X.1/Y))E(U)E(V)

Rozwijając się do podobnego stopnia przybliżenia jak w przykładzie w łączu, myślę, że kończysz się terminami w średniej i wariancji każdej (nietransformowanej) zmiennej oraz ich kowariancji.

Edycja 2:

Ale oto mała sztuczka, która może zaoszczędzić trochę wysiłku:

Zauważ, że i i .X = exp ( U ) Y = exp ( V )E(XY)=Cov(X,Y)+E(X)E(Y)X=exp⁡(U)Y=exp⁡(V)

Biorąc pod uwagę mamy

E⁡[f(X)]≈f(μX)+f″(μX)2σX2
E⁡(exp⁡(U))≈exp⁡(μU)+exp⁡(μU)2σU2≈exp⁡(μU+12σU2)

Edycja: Ten ostatni krok wynika z przybliżenia Taylora , co jest dobre dla małego (biorąc ).exp⁡(b)≈1+bbb=12σU2

(to przybliżenie jest dokładne dla normalnej , : nazwa )UVE⁡(exp⁡(U))=exp⁡(μU+12σU2)

NiechW=U+V

E⁡(XY)=E⁡(exp⁡(U).exp⁡(V))=E⁡(exp⁡(W))

≈exp⁡(μW)+exp(μW)2σW2≈exp⁡(μW+12σW2)

i podany , a następnieVar⁡(W)=Var⁡(U)+Var⁡(V)+2Cov⁡(U,V)

(Edytować:)

1+Cov⁡(X,Y)E⁡(X)E⁡(Y)=E⁡(XY)E⁡(X)E⁡(Y)
≈exp⁡(μW+12σW2)exp⁡(μU+12σU2).exp⁡(μV+12σV2)
≈exp⁡(μU+μV+12(σU2+σV2+2Cov⁡(U,V)))exp⁡(μU+12σU2).exp⁡(μV+12σV2)
≈exp⁡[Cov⁡(U,V)]

Stąd . To powinno być dokładne dla dwudzielnego gaussaCov⁡(U,V)≈log⁡(1+Cov⁡(X,Y)E⁡(X)E⁡(Y))U,V

Jeśli użyjesz pierwszego przybliżenia zamiast drugiego, uzyskasz inne przybliżenie tutaj.


Czy mógłbyś podać trochę więcej szczegółów? W każdym razie,
— dziękuję

Edytowane dla szczegółów.
— Glen_b

Dzięki @Glend_b. Zaakceptuję, kiedy zostaną dodane szczegóły. W międzyczasie +1 :-)
— user7064 18.01.13

Bez obaw; Byłem wtedy zajęty, a potem zupełnie zapomniałem. Teraz naprawiono
— Glen_b

Zasadniczo działa lepiej dla zmiennych niegaussowskich, jeśli wariancje i są małe (równoważnie, jeśli współczynniki wariancji i są małe). UVXY
— Glen_b

8

Bez dodatkowych założeń dotyczących i nie można wywnioskować kowariancji dziennika, znając kowariancję początkową. Z drugiej strony, jeśli byłbyś w stanie obliczyć z i , co uniemożliwia Ci obliczenie z i bezpośrednio?XYCov(X,Y)XYCov(log⁡(X),log⁡(Y))log⁡(X)log⁡(Y)

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.