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Tarea sobre la variable aleatoria compuesta

esto es una tarea pero realmente me esforcé antes de rendirme, y creo que o estoy muy cerca del final o estoy lo más lejos posible.. Ese es el texto:

Dejemos que $X_1, X_2, ..., X_n$ sean variables aleatorias independientes e idénticamente distribuidas. Y N es una variable aleatoria de valor entero no negativo (indipendiente de cualquier $X_i$ ).

Dejemos que $Z = \Sigma_{i=1}^NX_i$ calcular $Cov(N,Z)$ .

Lo que he hecho:

Sé que $Cov(N,Z) = E[NZ] -E[N]E[Z]$

Lo que he hecho es tratar de conseguir $E[NZ] = E[\Sigma_{i=1}^N X_i N] =$

$= \Sigma_{n=0}^{\infty} E[\Sigma_{i=1}^N X_i N | N=n] P(N=n)$ =

$= \Sigma_{n=0}^{\infty} E[n\Sigma_{i=1}^n X_i]P(N=n) = $

$= \Sigma_{n=0}^{\infty} n E[\Sigma_{i=1}^n X_i]P(N=n) = $

Como $X_i$ es iid con cualquier otro $X_j$ Sólo utilizo $X_1$

$=\Sigma_{n=0}^{\infty} nE[\Sigma_{i=1}^n X_1]P(N=n) = $

$=\Sigma_{n=0}^{\infty} n^2 X_1 P(N=n) = X_1\Sigma_{n=0}^{\infty} n^2 P(N=n)$

Sé que $\Sigma_{n=0}^{\infty} n P(N=n) = E[N]$ pero ¿qué pasa con $=\Sigma_{n=0}^{\infty} n^2 P(N=n)$ .

Gracias

3voto

Nikolai Prokoschenko Puntos 2507

Después de haber hecho la corrección y la simplificación de Raskolnikov, puedes comprobar tu resultado con

$Cov(N,Z) = E[NZ] -E[N].E[Z]$

$= E[N.E[Z|N]] - E[N].E[E[Z|N]] $

$= E[N^2.E[X_1]] - E[N].E[N.E[X_1]] $

$= (E[N^2]- E[N]^2 ). E[X_1] $

$= Var(N) E[X_1]$

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