Momenterzeugende Funktionen: 13 wichtige Fakten

Momenterzeugungsfunktion    

Die Momentenerzeugungsfunktion ist eine sehr wichtige Funktion, die die Momente einer Zufallsvariablen generiert, die Mittelwert, Standardabweichung und Varianz usw. umfassen. Daher können wir nur mit Hilfe der Momentenerzeugungsfunktion sowohl grundlegende Momente als auch höhere Momente finden. In diesem Artikel werden wir wird momenterzeugende Funktionen für die verschiedenen diskreten und kontinuierlichen Zufallsvariablen sehen. da die Momenterzeugungsfunktion (MGF) mit Hilfe der mit M(t) bezeichneten mathematischen Erwartung als definiert wird

gif

und mit der Definition von Erwartung für die diskrete und kontinuierliche Zufallsvariable Diese Funktion wird sein

gif.latex?M%28t%29%3D%5Cleft%5C%7B%5Cbegin%7Barray%7D%7Bll%7D%20%5Csum %7Bx%7D%20e%5E%7Bt%20x%7D%20p%28x%29%20%26%20%5Ctext%20%7B%20if%20%7D%20X%20%5Ctext%20%7B%20is%20discrete%20with%20mass%20function%20%7D%20p%28x%29%20%5C%5C%20%5Cint %7B

was durch Einsetzen des Wertes von t durch Null entsprechende Momente erzeugt. Diese Momente müssen wir sammeln, indem wir diese momenterzeugende Funktion zum Beispiel für den ersten Moment differenzieren oder meinen, wir können durch einmaliges Differenzieren erhalten als

gif

Dies gibt den Hinweis, dass die Differentiation unter dem Erwartungswert austauschbar ist, und wir können sie schreiben als

gif

und

gif

wenn t=0 sind die obigen Momente

gif

und

gif

Im Allgemeinen können wir das sagen

gif

daher

gif

Momenterzeugungsfunktion der Binomialverteilung||Binomialverteilung Momenterzeugungsfunktion||MGF der Binomialverteilung||Mittelwert und Varianz der Binomialverteilung unter Verwendung der Momenterzeugungsfunktion

Die Moment erzeugende Funktion für die Zufallsvariable X, die Binomialverteilung ist, folgt der Wahrscheinlichkeitsfunktion der Binomialverteilung mit den Parametern n und p as

gif

was das Ergebnis des Binomialsatzes ist, nun differenzieren und setzen den Wert von t=0

gif

Dies ist der Mittelwert oder das erste Moment der Binomialverteilung, ebenso wie das zweite Moment

gif

die Varianz der Binomialverteilung ist also

gif

Dies ist der Standardmittelwert und die Varianz der Binomialverteilung, ähnlich wie die höheren Momente, die wir auch mit dieser momenterzeugenden Funktion finden können.

Momenterzeugende Funktion von Fisch Verteilung||Fisch Verteilungsmoment-Erzeugungsfunktion||MGF von Fisch Verteilung||Mittelwert und Varianz der Poisson-Verteilung unter Verwendung der momenterzeugenden Funktion

 Wenn wir die Zufallsvariable X haben, die Poisson-verteilt mit dem Parameter Lambda ist, dann ist die momenterzeugende Funktion für diese Verteilung

gif

jetzt differenzieren wird das geben

gif

das gibt

gif

was den Mittelwert und die Varianz für die Poisson-Verteilung gleich ergibt, was wahr ist

Momentenerzeugende Funktion der Exponentialverteilung||Exponentiell Verteilungsmoment-Erzeugungsfunktion||MGF von Exponentiell Verteilung||Mittelwert und Varianz von Exponentiell Verteilung mit momenterzeugender Funktion

                Die Moment erzeugende Funktion für die exponentielle Zufallsvariable X nach der Definition lautet

gif

hier ist der Wert von t kleiner als der Parameter Lambda, jetzt wird dies differenziert

gif

der die momente liefert

gif

gif

Welches sind der Mittelwert und die Varianz der Exponentialverteilung.

Momentenerzeugende Funktion der Normalverteilung||Normal Verteilungsmoment-Erzeugungsfunktion||MGF von Normal Verteilung||Mittelwert und Varianz von Normal Verteilung mit momenterzeugender Funktion

  Die momenterzeugende Funktion für die kontinuierlichen Verteilungen ist auch dieselbe wie die diskrete, so dass die momenterzeugende Funktion für die Normalverteilung mit der Standardwahrscheinlichkeitsdichtefunktion

diese Integration können wir durch Anpassung lösen als

%202%7D%20%5Cend%7Barray%7D

da der Integrationswert 1 ist. Somit ist die momenterzeugende Funktion für die Standardnormalvariate

%202%7D

daraus können wir für jede allgemeine normale Zufallsvariable die momenterzeugende Funktion finden, indem wir die Beziehung

gif

so

%202%7D%20%5C%5C%20%26amp%3B%3De%5E%7B%5Cleft%5C%7B%5Cfrac%7B%5Csigma%5E%7B2%7D%20t%5E%7B2%7D%7D%7B2%7D+%5Cmu%20t%5Cright%5C%7D%7D%20%5Cend%7Baligned%7D

also differenzierung gibt uns

gif

so

gif

die Varianz wird also sein

gif

Momenterzeugende Funktion der Summe von Zufallsvariablen

Das Momenterzeugungsfunktion der Summe der Zufallsvariablen gibt eine wichtige Eigenschaft, dass sie gleich dem Produkt der momenterzeugenden Funktion der jeweiligen unabhängigen Zufallsvariablen ist, dh für unabhängige Zufallsvariablen X und Y dann ist die momenterzeugende Funktion für die Summe der Zufallsvariablen X+YY

Momenterzeugungsfunktion
MGF VON SUM

hier sind momenterzeugende Funktionen jedes X und Y durch die unabhängig Eigenschaft der mathematischen Erwartung. In der Folge finden wir die Summe momenterzeugender Funktionen verschiedener Verteilungen.

Summe binomialer Zufallsvariablen

Wenn die Zufallsvariablen X und Y durch Binomialverteilung mit den Parametern (n,p) bzw. (m,p) verteilt werden, dann ist die momenterzeugende Funktion ihrer Summe X+Y

gif

wobei die Parameter für die Summe (n+m,p) sind.

Summe der Poisson-Zufallsvariablen

Die Verteilung für die Summe der unabhängigen Zufallsvariablen X und Y mit jeweiligen Mittelwerten, die durch die Poisson-Verteilung verteilt sind, finden wir als

gif

Wo

gif

ist der Mittelwert der Poisson-Zufallsvariablen X+Y.

Summe normaler Zufallsvariablen

     Betrachten Sie das Unabhängige normale Zufallsvariablen X und Y mit den Parametern

gif

dann für die Summe der Zufallsvariablen X+Y mit Parametern

gif

die momenterzeugende Funktion ist also

gif

das ist eine momenterzeugende Funktion mit additivem Mittelwert und Varianz.

Summe der Zufallszahl von Zufallsvariablen

Um die momenterzeugende Funktion der Summe einer Zufallszahl von Zufallsvariablen zu finden, nehmen wir die Zufallsvariable an

gif

wo die Zufallsvariablen X.1,X2, … sind Folge von Zufallsvariablen beliebiger Art, die unabhängig und gleich verteilt sind, dann ist die momenterzeugende Funktion

gif
gif

Daraus ergibt sich die momenterzeugende Funktion von Y bei Differentiation als

gif

daher

gif

in ähnlicher Weise ergibt die Differenzierung zweimal

gif

die geben

gif

somit wird die Varianz sein

gif

Beispiel für eine Chi-Quadrat-Zufallsvariable

Berechnen Sie die momenterzeugende Funktion der Chi-Quadrat-Zufallsvariablen mit n-Freiheitsgrad.

Lösung: Betrachten Sie die Chi-Quadrat-Zufallsvariable mit dem n-Freiheitsgrad für

gif

die Folge von Standardnormalvariablen, dann ist die momenterzeugende Funktion

gif

also gibt es

%202%7D%20%5Cend%7Baligned%7D

die Normaldichte mit Mittelwert 0 und Varianz σ2 integriert zu 1

%202%7D

das ist die erforderliche momenterzeugende Funktion von n Freiheitsgraden.

Beispiel für eine einheitliche Zufallsvariable

Finden Sie die momenterzeugende Funktion der Zufallsvariablen X, die binomialverteilt ist, wobei die Parameter n und p gegeben sind bedingt Zufallsvariable Y=p im Intervall (0,1)

Lösung: Um die momenterzeugende Funktion der Zufallsvariablen X bei gegebenem Y . zu finden

gif

Unter Verwendung der Binomialverteilung ist sin Y die gleichmäßige Zufallsvariable auf dem Intervall (0,1)

gif.latex?%5Cbegin%7Barray%7D%7Bl%7D%20E%5Cleft%5Be%5E%7Bt%20X%7D%5Cright%5D%3D%5Cint %7B0%7D%5E%7B1%7D%5Cleft%28p%20e%5E%7Bt%7D+1 p%5Cright%29%5E%7Bn%7D%20d%20p%20%5C%5C%3D%5Cfrac%7B1%7D%7Be%5E%7Bt%7D 1%7D%20%5Cint %7B1%7D%5E%7Be%5E%7Bt%7D%7D%20y%5E%7Bn%7D%20d%20y%5C%5C%20%3D%5Cfrac%7B1%7D%7Bn+1%7D%20%5Cfrac%7Be%5E%7Bt%28n+1%29%7D 1%7D%7Be%5E%7Bt%7D

Gemeinsame momenterzeugende Funktion

Die gemeinsame momenterzeugende Funktion für die Anzahl n Zufallsvariablen X1,X2,…,Xn

gif

wo t1,t2,……Tn sind die reellen Zahlen, aus der gemeinsamen momenterzeugenden Funktion können wir die individuelle momenterzeugende Funktion finden als

gif

Satz: Die Zufallsvariablen X1,X2,…,Xn sind genau dann unabhängig, wenn die gemeinsame Elementerzeugungsfunktion

gif

Beweis: Nehmen wir an, die gegebenen Zufallsvariablen X1,X2,…,Xn sind dann unabhängig

gif

Angenommen, die gemeinsame momenterzeugende Funktion erfüllt die Gleichung

gif
  • um die Zufallsvariablen X . zu beweisen1,X2,…,Xn unabhängig sind, haben wir das Ergebnis, dass die gemeinsame momenterzeugende Funktion eindeutig die gemeinsame Verteilung angibt (dies ist ein weiteres wichtiges Ergebnis, das einen Beweis erfordert).

Beispiel für eine Funktion zur Generierung des Gelenkmoments

1. Berechnen Sie die Gelenkmomenterzeugungsfunktion der Zufallsvariablen X+Y und X-Y

Lösung : Da die Summe der Zufallsvariablen X+Y und die Subtraktion der Zufallsvariablen XY unabhängig von den unabhängigen Zufallsvariablen X und Y sind, ist die gemeinsame momenterzeugende Funktion für diese

%202%7D%20%5C%5C%20%26amp%3B%3De%5E%7B2%20%5Cmu%20t+%5Csigma%5E%7B2%7D%20t%5E%7B2%7D%7D%20e%5E%7B%5Csigma%5E%7B2%7D%20s%5E%7B2%7D%7D%20%5Cend%7Baligned%7D

Da diese momenterzeugende Funktion die gemeinsame Verteilung bestimmt, können wir daraus X+Y und XY als unabhängige Zufallsvariablen erhalten.

2. Betrachten Sie für das Experiment die Anzahl der gezählten und nicht gezählten Ereignisse, die durch die Poisson-Verteilung mit der Wahrscheinlichkeit p und des Mittelwerts verteilt sind, und zeigen Sie, dass die Anzahl der gezählten und nicht gezählten Ereignisse unabhängig von den jeweiligen Mittelwerten λp und λ(1-p) sind.

Lösung: Wir betrachten X als die Anzahl der Ereignisse und Xc die Anzahl der gezählten Ereignisse, sodass die Anzahl der nicht gezählten Ereignisse XX beträgtc, die gemeinsame momenterzeugungsfunktion erzeugt moment will

gif

und durch die momenterzeugende Funktion der Binomialverteilung

gif

und die Erwartung von diesen zu nehmen, wird geben

gif

Fazit:

Unter Verwendung der Standarddefinition der Momentenerzeugungsfunktion wurden die Momente für die verschiedenen Verteilungen wie Binomial-, Poisson-, Normalverteilung usw. diskutiert und die Summe dieser Zufallsvariablen, entweder die diskrete oder kontinuierliche Momentenerzeugungsfunktion für diese und die gemeinsame Momentenerzeugungsfunktion, wurden mit erhalten Geeignete Beispiele. Wenn Sie weitere Lektüre benötigen, schauen Sie sich die folgenden Bücher an.

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