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【指数分布】確率変数の和
X1,X2,...,Xnは互いに独立な確率変数であり、 それぞれ指数分布 f(x)=1/λ*exp(-x/λ) (x>0) に従います。 確率変数 Yk=X1+X2+...+Xk の確率密度関数をfk(x) とするとき、 (1)fk(x)=∫[0,∞]fk-1(x-t)f(t)dt (x>0) を示せ。 (2)fn(x)を求めよ。 (3)確率変数 Yk=X1+X2+...+Xk の期待値、分散を求めよ。 との問題なのですが、 (1)について、 XとYが独立であるとき、Z=X+Yの確率密度関数fZ(z)は 畳み込み積分で与えられるので、 fZ(z)=∫[-∞→∞]fX(x)fY(z-x)dx を...と考えたのですが 上手く証明ができません。 また、(2)について、 指数分布が事象が起きる時間間隔が従う分布だということから 要は、n回の事象が起きるまでの時間と考え、 fn(x)=n/λ だとは思うのですが、よくこれは特性関数から計算すれば良いのでしょうか... どなたか数学に詳しい方が居られましたら、 ご教授のほどよろしくお願いいたします。
- geamantannn
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- Tacosan
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「畳み込み積分がいまいち理解できていない」の「いまいち」がどこからを指すのかわかりませんが, とりあえず「畳み込み積分で確率変数の和の確率密度関数が表せる」ことがわかっていれば (1) は難しくないはず... というか, ほぼ「畳み込みで書ける, 終わり」のレベル. ヒントは X1+X2+...+Xk = (X1+X2+...+X(k-1)) + Xk. で (2) はすっとばして (3) については, 確率変数 X の期待値を E[X], 分散を V[X] で表すことにすると, 2つの確率変数 X, Y に対して ・E[X+Y] = E[X] + E[Y] ・X と Y が独立なら V[X+Y] = V[X] + V[Y] であることを知っていれば簡単. (1) や (2) とは無関係に解けてしまう.
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- Tacosan
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(1) 「上手く証明ができません」とはどういうことでしょうか? 具体的にはどの辺までできてどこで困っているのですか? (2) fn(x) の x はどこへいったのですか? ついでに (3) は「独立」でほぼ終わり.
質問者からの補足
回答頂き、ありがとうございます! (1)畳み込み積分で確率変数の和の確率密度関数が表せる、 という知識だけはあるのですが、 畳み込み積分がいまいち理解できていない状態なので、 どう証明すれば良いかの方針が立たずにいます... (2)そうでした、その時点でまちがっていますね(*_*) (3)「独立」でほぼ終わりとは...どういうことでしょうか 指数分布の特性関数を考えると良いのでしょうか? お手数ですが、どうぞ宜しくお願いいたします。
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質問者からのお礼
返信ありがとうございました! 「独立」をうまく利用して解くことが大事なのですね。 大変勉強になりました! ありがとうございした。