Date X1,…,Xn sullo stesso spazio di probabilità, X=(X1,…,Xn) è una funzione a valori nel prodotto X1×⋯×Xn.
Perché sia una v.a. serve una σ-algebra sul prodotto. Si usa la σ-algebra prodotto: quella generata dai rettangoli F1×⋯×Fn, con Fi∈Fi. Infatti {X∈F1×⋯×Fn}={X1∈F1}∩⋯∩{Xn∈Fn}∈E.
Criterio utile. Per verificare che X è misurabile basta controllare le preimmagini di una famiglia di generatori della σ-algebra di arrivo.
2. Che differenza c'è tra legge congiunta e marginali?
Nome
È la legge di
Informazione
Congiunta
X=(X1,…,Xn)
Tutto: anche i legami tra le componenti
Marginale
Una componente Xi=pri∘X
Solo la singola variabile
Dalla congiunta si ricavano le marginali, non il viceversa. Nel caso discreto: P(Xi=xi)=x:xi fissato∑pX(x).
Esempio: stesse marginali, congiunte diverse. Due monete, Xi∼Be(21).
Vettore
Valori possibili
Marginali
(X1,X2)
(0,0),(0,1),(1,0),(1,1), ciascuno 41
Be(21), Be(21)
(X1,X1)
(0,0),(1,1), ciascuno 21
Be(21), Be(21)
(X2,1−X2)
(0,1),(1,0), ciascuno 21
Be(21), Be(21)
3. Quali marginali hanno le estrazioni da un'urna?
Urna con n palline numerate; k estrazioni; Xi = pallina dell'estrazione i.
Modello
Densità congiunta
Marginale di ogni Xi
Con re-immissione
nk1 per ogni sequenza
Uniforme su {1,…,n}
Senza re-immissione
n!(n−k)! per sequenze senza ripetizioni, 0 altrimenti
Uniforme su {1,…,n}
Anche qui le marginali coincidono ma le congiunte no: senza re-immissione le estrazioni sono legate.
4. Quando più variabili aleatorie sono indipendenti?
{Xi}i∈I sono indipendenti se per ogni J⊆I finito e ogni scelta di Aj∈Fj:
P(j∈J⋂{Xj∈Aj})=j∈J∏P(Xj∈Aj).
Risultato
Enunciato
Criterio discreto
X1,…,Xn discrete sono indipendenti ⟺pX(x1,…,xn)=pX1(x1)⋯pXn(xn)
Dipende solo dalla legge
Se (X1,…,Xn) e (X1′,…,Xn′) hanno la stessa legge congiunta e le prime sono indipendenti, lo sono anche le seconde
Funzioni di gruppi disgiunti
g(Xj:j∈J) e h(Xl:l∈/J) sono indipendenti
5. Qual è la densità della somma di variabili indipendenti?
Per Z=X1+X2 con X1,X2 discrete e indipendenti:
pZ(z)=x∑pX1(z−x)pX2(x)=(pX1∗pX2)(z).
L'operazione ∗ si chiama convoluzione; è associativa, quindi per n variabili pZ=pX1∗⋯∗pXn.
Esempio. Due Bernoulli(21) indipendenti: la somma vale 0, 1, 2 con probabilità 41,21,41. La somma di due dadi (lezione 7) è la convoluzione di due uniformi.
6. Come si trovano le leggi di massimo e minimo?
Conviene usare la funzione di ripartizione. Con X1,…,Xn indipendenti:
Variabile
Idea
Ripartizione
M=maxiXi
M≤x⟺ tutte le Xi≤x
FM(x)=∏iFXi(x)
W=miniXi
W>x⟺ tutte le Xi>x
FW(x)=1−∏i(1−FXi(x))
Esempio svolto: due dadi.P(M≤5)=(5/6)2=25/36, quindi P(massimo=6)=11/36. Analogamente P(W>1)=(5/6)2, quindi P(minimo=1)=11/36.
Senza indipendenza le formule falliscono. Con X∼Poisson(λ), Y∼U(n) indipendenti e Z=X+Y, le variabili Z e Y non sono indipendenti: in t=1 si ha FW(1)=n1FX(0) per W=max(Z,Y), mentre FY(1)FZ(1)=n21FX(0).
7. Quali sono le trappole tipiche per i concetti di questa lezione?
Le marginali non determinano la congiunta. Servono ipotesi in più, per esempio l'indipendenza.
Il criterio di fattorizzazione delle densità vale per le discrete; in generale si usa la definizione con gli eventi.
Per il minimo si lavora con P(W>x), poi si passa al complementare.
Somma, massimo e minimo con queste formule richiedono indipendenza.
Senza re-immissione le estrazioni hanno marginali uniformi ma non sono indipendenti.
8. Quiz della lezione (10 domande)
Domande di ripasso create per questa scheda a partire dalla dispensa (non sono il test ufficiale della piattaforma). Scegli una risposta: ricevi subito esito e spiegazione.