Jumlah dua produk normal adalah Laplace?

13

Tampaknya demikian halnya jika , makaXiN(0,1)

X1X2+X3X4Laplace(0,1)

Saya telah melihat makalah tentang bentuk kuadratik sewenang-wenang, yang selalu menghasilkan ekspresi chi-kuadrat non-sentral yang mengerikan.

Hubungan sederhana di atas sama sekali tidak tampak jelas bagi saya, jadi (jika itu benar!) Adakah yang punya bukti sederhana di atas?

Corone
sumber

Jawaban:

17

Urutan langkah-langkah dasar menggunakan hubungan-hubungan yang terkenal di antara distribusi dan identitas polarisasi aljabar yang sederhana memberikan demonstrasi yang mendasar dan intuitif.

Saya telah menemukan identitas polarisasi ini umumnya berguna untuk alasan tentang, dan komputasi dengan, produk dari variabel acak, karena mengurangi mereka ke kombinasi linear dari kotak. Ini seperti bekerja dengan matriks dengan mendiagonalkannya terlebih dahulu. (Ada lebih dari koneksi dangkal di sini.)


Distribusi Laplace adalah perbedaan dari dua Eksponensial (yang secara intuitif masuk akal, karena Eksponensial adalah distribusi "setengah-Laplace"). (Tautan menunjukkan ini dengan memanipulasi fungsi karakteristik, tetapi hubungannya dapat dibuktikan menggunakan integrasi elementer mengikuti definisi perbedaan sebagai konvolusi.)

Distribusi eksponensial (yang itu sendiri adalah distribusi ) juga merupakan distribusi (versi yang diskalakan) χ 2 ( 2 ) distribusi. Faktor skala adalah 1 / 2 . Ini dapat dengan mudah dilihat dengan membandingkan PDF dari dua distribusi.Γ(1)χ2(2)1/2

distribusiχ2diperoleh secara alami sebagai jumlah kuadrat dari distribusi normal iid (memiliki nol artinya). Derajat kebebasan,, menghitung jumlah distribusi Normal dalam jumlah.2

Hubungan aljabar

X1X2+X3X4=[(X1+X22)2+(X3+X42)2][(X1X22)2+(X3X42)2]

X1X2+X3X4(0,1/2) χ2(2)1/2 2=1/2

X1X2+X3X4

whuber
sumber
4
Itu benar-benar menyenangkan!
Corone
2
Saya hanya memperhatikan bahwa jawaban lain, berdasarkan fungsi-fungsi pembangkit momen, muncul di stats.stackexchange.com/a/51717/919 : lihat paragraf di bagian tengah awal "secara kebetulan" (nama lain untuk distribusi Laplace adalah "bi-eksponensial" ). Utas itu menyangkut MGF generalisasi dari pertanyaan ini.
whuber
Derivasi yang bagus, tetapi bagaimana Anda tahu bahwa perbedaan dua variabel terdistribusi eksponensial independen memiliki distribusi Laplacian?
HelloGoodbye
@ Halo Silakan ikuti tautannya: ini menuju ke artikel Wikipedia yang menyertakan demonstrasi singkat.
Whuber
13

XLaplace(0,1)

ϕX(t)=11+t2
Michael M.
sumber