রুপান্তরিত ভেরিয়েবলের ঘনত্বের জন্য স্বজ্ঞাত ব্যাখ্যা?


37

ধরুন পিডিএফ সহ একটি এলোমেলো পরিবর্তনশীল । তারপরে র্যান্ডম ভেরিয়েবল এর পিডিএফ রয়েছেXfX(x)Y=X2

fY(y)={12y(fX(y)+fX(y))y00y<0

আমি এর পিছনে ক্যালকুলাস বুঝতে পারি। তবে আমি ক্যালকুলাস জানেন না এমন কাউকে এটি ব্যাখ্যা করার জন্য একটি উপায় চিন্তা করার চেষ্টা করছি। বিশেষত, আমি কেন ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করছি যে the factor কেন সামনে উপস্থিত হয়। আমি এতে ছুরিকাঘাত করব:1y

ধরা যাক গাউসিয়ান বিতরণ রয়েছে। এর পিডিএফ-এর প্রায় সমস্ত ওজনই মান এবং তবে এটি জন্য 0 থেকে 9 এর মানচিত্র । সুতরাং, এর জন্য পিডিএফ-তে ভারী ওজন পর্যন্ত রূপান্তরিত করার ক্ষেত্রে বিভিন্ন মানের মূল্য বিস্তৃত হয়েছে । সুতরাং, সত্যিকারের পিডিএফ হওয়ার জন্য অতিরিক্ত ভারী ওজন অবশ্যই গুণক গুণক দ্বারা নিচু করা উচিতX33.YXYfY(y)1Y

শব্দটা কেমন ছিল?

যদি কেউ তাদের নিজের সম্পর্কে আরও ভাল ব্যাখ্যা সরবরাহ করতে পারে বা একটি নথি বা পাঠ্যপুস্তকের একটিতে লিঙ্ক দিতে পারে তবে আমি এটির প্রশংসা করব। আমি এই পরিবর্তনশীল রূপান্তর উদাহরণটি বেশ কয়েকটি পরিচয় গাণিতিক সম্ভাব্যতা / পরিসংখ্যান বইতে পাই। তবে এর সাথে আমি কোন স্বজ্ঞাত ব্যাখ্যা পাই না :(


আপনার ব্যাখ্যাটি সঠিক বলে আমি মনে করি।
হাইব্যান্ডউইথ

2
ব্যাখ্যাটি সঠিক, তবে এটি নিখুঁত গুণগত: গুণক গুণকের সুনির্দিষ্ট রূপটি এখনও একটি রহস্য is -1/2 শক্তিটি কেবল যাদুতে প্রদর্শিত হয়। সুতরাং, কিছু স্তরে আপনাকে ক্যালকুলাসের মতো একই কাজ করতে হবে: বর্গমূলের ক্রিয়াকলাপের পরিবর্তনের হারটি সন্ধান করুন।
whuber

উত্তর:


37

পিডিএফগুলি হাইট হয় তবে সেগুলি ক্ষেত্রের মাধ্যমে সম্ভাব্যতার প্রতিনিধিত্ব করতে ব্যবহৃত হয়। সুতরাং এটি পিডিএফটিকে এমনভাবে প্রকাশ করতে সহায়তা করে যা আমাদের মনে করিয়ে দেয় যে অঞ্চলটি উচ্চতার বারের সমান।

প্রাথমিকভাবে যে কোনও মান এক্স এর উচ্চতা পিডিএফ এক্স(এক্স) । ভিত্তিটি হ'ল অনাদিক সেগমেন্ট এক্স , যেহেতু বিতরণ (যা বিতরণের কার্যের বিপরীতে সম্ভাব্যতা পরিমাপ ) সত্যই ডিফারেন্সিয়াল ফর্ম, বা "সম্ভাবনার উপাদান,"

পি ইএক্স(এক্স)=এক্স(এক্স)এক্স

এটি পিডিএফের পরিবর্তে, আপনি যে ধারণাটি এবং ব্যবহারিকভাবে উভয় নিয়েই কাজ করতে চান এটি হ'ল কারণ এটি সম্ভাব্যতা প্রকাশের জন্য প্রয়োজনীয় সমস্ত উপাদানকে স্পষ্টভাবে অন্তর্ভুক্ত করে।

আমরা যখন y = x 2 এর সাথে এক্স প্রকাশ করি , তখন বেস খণ্ডগুলি d x প্রসারিত হয় (বা ছেঁটে দেওয়া হয়): x থেকে x + d x এর ব্যবধানের উভয় প্রান্তকে স্কোয়ার করে আমরা দেখতে পাই যে y অঞ্চলের বেসটি অবশ্যই দৈর্ঘ্যের একটি বিরতি হতেY=এক্স2এক্সএক্সএক্স+ +এক্সY

dy=(x+dx)2x2=2xdx+(dx)2

যেহেতু দুটি ইনফিনিটিসিমালের পণ্যটি তাদের অসীমের তুলনায় তুচ্ছ, তাই আমরা উপসংহারে পৌঁছেছি

dy=2xdx, whence dx=dy2x=dy2y.

এটি প্রতিষ্ঠিত হওয়ার পরে, গণনাটি তুচ্ছ কারণ আমরা কেবলমাত্র নতুন উচ্চতা এবং নতুন প্রস্থকে প্লাগ করি:

PEX(x)=fX(x)dx=fX(y)dy2y=PEY(y).

কারণ ভিত্তি, y নিরিখে , dy , যে পরিমাণে এটির উচ্চতা হওয়া উচিত, যা আমরা মাঝারি শব্দটির বাইরে সরাসরি পড়তে পারি

12yfX(y)=fY(y).

এই সমীকরণ PEX(x)=PEY(y) কার্যকরভাবে অঞ্চল (= সম্ভাবনা) আইন সংরক্ষণ।

দুটি পিডিএফ

এই গ্রাফিকটি y=x2 দ্বারা সম্পর্কিত দুটি পিডিএফের সংক্ষিপ্ত (প্রায় অসীম) টুকরোটি সঠিকভাবে দেখায় । সম্ভাবনাগুলি ছায়াযুক্ত অঞ্চলগুলির দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। স্কোয়ারিংয়ের মাধ্যমে ব্যবধান [0.32,0.45] কেটে যাওয়ার কারণে নীল অঞ্চলের ক্ষেত্রের ( x , ডানদিকে) মেলাতে লাল অঞ্চলের উচ্চতা ( y , বাম দিকে) আনুপাতিকভাবে প্রসারিত করতে হবে ।x


2
আমি অসীম ভালবাসি এটি একটি দুর্দান্ত ব্যাখ্যা। রূপান্তরটির ডেরিভেটিভ থেকে স্পষ্টভাবে দেখা যেতে পারে এমন এর শর্তে চিন্তা করা, of এর ক্ষেত্রে বিবেচনার চেয়ে অনেক বেশি স্বজ্ঞাত2x । আমার মনে হয় সেখানে আমার স্টিকিং পয়েন্টটি ছিল। y
lowndrul

@ হুবুহু, আমি বিশ্বাস করি আপনার প্রথম লাইনটি ? আপনি কি পিডিএফ এক্স ( এক্স ) বলতে চাইছেন ? পিএস: আমার উত্তর সম্পর্কে আপনার চিন্তা সম্পর্কে কৌতূহল (নীচে)। P(X(x,x+dx))=fx(x)dxpdfX(x)
কার্লোস সিনেলি

@ কার্লোস এই ধারণাটি শুরুতে আমি যেভাবে প্রকাশ করেছি তা প্রকাশ করা একটু বেশিই কঠোর: প্রদত্ত সম্ভাব্যতা পরিমাপের জন্য পিডিএফ হ'ল লেবেসগু ডিগ্রি দ্বারা গুণিত করুন । dx
whuber

@whuber কিন্তু যদি পিডিএফ কি সংখ্যাবৃদ্ধি তারপর, এটা মেয়াদ হয় , না পণ্যের এক্স ( X ) এক্স হিসাবে আপনি, ডান লিখেছে? এটা স্পষ্ট নয় কেন আপনি পণ্য কল এক্স ( X ) এক্স একটি পিডিএফ। fX(x)fx(x)dxfX(x)dx
কার্লোস সিনেলি

1
@ কার্লোস: আপনাকে ধন্যবাদ; এখন আমি আপনার বক্তব্য দেখতে পাচ্ছি আমি এটিকে সম্বোধন করার জন্য কিছু সম্পাদনা করেছি।
whuber

11

কীভাবে, যদি আমি সর্বদা বর্গক্ষেত্রযুক্ত জিনিসগুলি উত্পাদন করি এবং আমি বর্গাকার পার্শ্ব দৈর্ঘ্যের বিতরণ জানি; স্কোয়ারগুলির অঞ্চলগুলির বিতরণ সম্পর্কে আমি কী বলতে পারি?

বিশেষত, যদি আমি কোনও এলোমেলো ভেরিয়েবল বিতরণ জানি, তবে আমি ওয়াই = এক্স 2 সম্পর্কে কী বলতে পারি ? আপনি বলতে পারেন যে একটি জিনিসXY=X2

FY(c)=P(Yc)=P(X2c)=P(cXc)=FX(c)FX(c).

তাই সিডিএফ এবং এক্স এর সিডিএফ এর মধ্যে একটি সম্পর্ক স্থাপন করা হয় ; তাদের পিডিএফ মধ্যে সম্পর্ক কি? তার জন্য আমাদের ক্যালকুলাস দরকার। উভয় পক্ষের ডেরাইভেটিভস গ্রহণ করা আপনাকে যে ফলাফলগুলি চেয়েছিল তা দেয়।YX


2
(+1) যদিও এটি সম্পূর্ণ উত্তর নয় তবে এটি সন্ধানের জন্য একটি ভাল উপায় উপস্থাপন করে এবং এটি স্পষ্টভাবে দেখায় যে এটি কেন দুই টুকরো যোগফল, প্রতিটি বর্গমূলের জন্য একটি। fY
whuber

1
পিডিএফ (এক্স) = এফ (এক্স) ডিএক্স কেন পাই না। পিডিএফ (এক্স) ডিএক্স = ফ (এক্স) density = prob mass/intervalসম্পর্কে কী , ... আমি কী ভুল করছি?
ফার্নান্দো

2

কল্পনা করুন যে আমাদের জনসংখ্যা রয়েছে এবং Y সেই জনসংখ্যার সংক্ষিপ্তসার। তারপরে P(Y(y,y+Δy)) এমন ব্যক্তির অনুপাত গণনা করছে যেগুলি পরিসরে ( y , y + Δ y ) এর পরিবর্তনশীল Y রয়েছে । আপনি একটি আকারের "বিন" হিসাবে এই বিবেচনা করতে পারেন Δ Y এবং আমরা গণনা করা হয় কিভাবে বহু ব্যক্তির বিন ভিতরে আছে।(y,y+Δy)Δy

এখন আসুন আমরা সেই ব্যক্তিকে অন্য ভেরিয়েবল, X এর ক্ষেত্রে পুনরায় প্রকাশ করি । প্রদত্ত আমরা জানি যে Y এবং X যেমন সম্পর্কিত হয় Y=X2 , ঘটনা Y(y,y+Δy) ঘটনা হিসাবে একই X2(x2,(x+Δx)2) যা ঘটনা হিসাবে একই X(|x|,|x|+Δx) or X(|x|Δx,|x|) । সুতরাং,বাক্সেথাকা ব্যক্তিদের(y,y+Δy) এছাড়াও আবদ্ধ হতে হবে(|x|,|x|+Δx) এবং(|x|Δx,|x|) । অন্য কথায়, এই বিনগুলিতে ব্যক্তিদের একই অনুপাত থাকতে হবে,

P(Y(y,y+Δy))=P(X(|x|,|x|+Δx))+P(X(|x|Δx,|x|))

ঠিক আছে, এখন ঘনত্ব পেতে দেওয়া যাক। প্রথমত, আমাদের সম্ভাব্য ঘনত্ব কী তা নির্ধারণ করতে হবে। নাম অনুসারে, এটি প্রতি ক্ষেত্র প্রতি ব্যক্তিদের অনুপাত । অর্থাৎ, আমরা সেই বিনের উপর ব্যক্তির অংশ গণনা করি এবং বিনের আকার দ্বারা বিভক্ত করি । যেহেতু আমরা প্রতিষ্ঠিত করেছি যে এখানে মানুষের অনুপাত একই, তবে বিনয়ের আকার পরিবর্তিত হয়েছে, আমরা সিদ্ধান্ত নিয়েছি যে ঘনত্ব আলাদা হবে। তবে কতটা আলাদা?

আমরা যেমন বললেন, সম্ভাব্যতা ঘনত্ব বিন মানুষের অনুপাত বিন আকার, এইভাবে ঘনত্ব দ্বারা বিভক্ত হয় Y দেওয়া হয় fY(y):=P(Y(y,y+Δy))Δy । একত্রে,Xএর সম্ভাব্যতা ঘনত্বএফএক্স(এক্স)দ্বারা দেওয়া হয়েছে:=পি(এক্স(এক্স,এক্স+Δএক্স))fX(x):=P(X(x,x+Δx))Δx

আমাদের পূর্ববর্তী ফলাফল থেকে যে প্রতিটি বিনের জনসংখ্যা আমাদের সমান হয় তখন আমরা তা পেয়েছি,

fY(y):=P(Y(y,y+Δy))Δy=P(X(|x|,|x|+Δx))+P(X(|x|Δx,|x|))Δy=fX(|x|)Δx+fX(|x|)ΔxΔy=ΔxΔy(fX(|x|)+fX(|x|))=ΔxΔy(fX(y)+fX(y))

অর্থাৎ ঘনত্ব fX(y)+fX(y)দ্বারা ফ্যাক্টর পরিবর্তনΔxΔy , যা দ্বীনের আকারটিকে প্রসারিত করে বা ছড়িয়ে দেওয়ার তুলনামূলক আকার। আমাদের ক্ষেত্রে,y=x2যেহেতুআমাদের কাছে সেইy+Δy=(x+Δx)2=x2+2xΔx+Δx2। যদিΔxযথেষ্ট পরিমাণে ছোট হয় তবে আমরাΔx2উপেক্ষা করতে পারি, যা বোঝায়Δy=2xΔxএবংΔxΔy=12x=12y , এবং সে কারণেই1ফ্যাক্টর12y রূপান্তরকালে দেখায়।

আমাদের সাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেছেন যে আপনি আমাদের কুকি নীতি এবং গোপনীয়তা নীতিটি পড়েছেন এবং বুঝতে পেরেছেন ।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.