1. Che cos'è un vettore aleatorio assolutamente continuo?
X=(X1,…,Xn) è assolutamente continuo se esiste fX≥0 su Rn con P(X∈Q)=∫QfX(x1,…,xn)dx1⋯dxn per ogni cubo Q. Valgono le stesse regole del caso scalare: integrale totale 1, densità definita a meno di insiemi di misura nulla.
2. Che cosa dice il teorema di Fubini-Tonelli?
Se f≥0 misurabile, oppure ∫∣f∣<∞: ∫Rnf=∫−∞∞(∫Rn−1fdx1⋯dxn−1)dxn. Un integrale multiplo si calcola come integrali successivi in una variabile.
Applicazione: l'integrale di Gauss.
In coordinate polari: ∫R2e−x2−y2=limrπ(1−e−r2)=π.
Per Fubini lo stesso integrale vale (∫Re−x2dx)2.
Quindi ∫Re−x2dx=π: la densità normale ha davvero integrale 1.
3. Come si ricavano le densità marginali?
Se X è assolutamente continuo, ogni componente lo è, con densità marginale fi(s)=∫Rn−1fX(x1,…,xi−1,s,xi+1,…,xn)dx1⋯dxi⋯dxn. Si «integrano via» tutte le altre variabili.
Esempio
Risultato
Lezione
fX=1 sul quadrato [0,1]2
Marginali uniformi su [0,1]
Le marginali non determinano la congiunta
(X,X) con X uniforme
Vive sulla diagonale, che ha misura 0
Componenti continue ma vettore non assolutamente continuo
Formula di trasferimento per vettori.E[g(X)]=∫Rng(x)fX(x)dx.
4. Quando le componenti di un vettore continuo sono indipendenti?
Proposizione.X1,…,Xn assolutamente continue con densità f1,…,fn sono indipendenti se e solo se il vettore è assolutamente continuo con densità f(x1,…,xn)=f1(x1)⋯fn(xn).
Conseguenza. Se le Xi sono indipendenti e i valori medi sono definiti: E[g1(X1)⋯gn(Xn)]=E[g1(X1)]⋯E[gn(Xn)].
5. Qual è la densità della somma di variabili continue indipendenti?
Come nel caso discreto, è una convoluzione. Per due variabili: fX1+X2(s)=∫RfX1(s−x)fX2(x)dx.
Addendi indipendenti
Somma
Xi∼N(μi,σi2)
N(∑μi,∑σi2)
Xi∼Γ(αi,λ), stesso λ
Γ(∑αi,λ)
X1,…,Xn∼Exp(λ)
Γ(n,λ)
Somma di Gamma. Il cambio x=st porta a ∫01(1−t)α1−1tα2−1dt=Γ(α1+α2)Γ(α1)Γ(α2): si ottiene come sottoprodotto la formula della funzione Beta.
Nell'enunciato della somma di normali la dispensa scrive ∑σi; la dimostrazione dà σ=σ12+σ22, quindi si sommano le varianze σi2.
6. Quali sono le trappole tipiche per i concetti di questa lezione?
Componenti continue non implicano vettore continuo:(X,X) vive su una retta.
Nella somma di normali indipendenti si sommano le varianze, non le deviazioni standard.
Le Gamma si sommano così solo con lo stesso λ.
E[XY]=E[X]E[Y] richiede indipendenza, a differenza della linearità.
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