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Multivariante de la Distribución Normal: Relación entre dos probabilidades condicionales.

Supongamos que tengo un multivariante aleatoria normal de la variable $Z$ ha $n$ dimensiones. Supongamos que tengo un vector $x$. Set $i$ como un número entre el $1$ $n$ $k$ como un número entre el$1$$n-1$. Puedo decir lo siguiente acerca de la relación entre las dos siguientes probabilidades?

\begin{align} & P(Z_i>x_i \mid Z_j>x_j \text{ for exactly %#%#% components %#%#%}) \\[10pt] < {} & P(Z_i>x_i \mid Z_j>x_j \text{ for exactly %#%#% components %#%#%}) \end{align}

Esto me parece lógica. Básicamente estamos diciendo que el hecho de $k$ componentes de cruzar el umbral frente a sólo el $j$ componentes aumenta la probabilidad de que un determinado cruzado su umbral. Sin embargo, no tengo idea de por qué esto tiene que ser cierto sólo por eso creo que debe ser cierto. Realmente agradecería una explicación formal o counterproof.Gracias!

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A.S. Puntos 2861

Su conjetura es falsa. Considere la posibilidad de $Z=(X_1,-X_1,-X_1)$ donde$X_1\sim N(0,1)$$x=(0,0,0)$. Entonces, debido a $Z_2$ $Z_3$ son del mismo signo $$P(Z_1>0 \mid Z_j>0 \text{ for exactly 1 component $j$})=P(Z_1>0\mid Z_1>0, Z_2\leq 0, Z_3\leq 0)=1$$ mientras

$$P(Z_1>0 \mid Z_j>0 \text{ for exactly 2 components $j$})=P(Z_1>0\mid Z_1\leq 0, Z_2>0, Z_3>0)=0$$

Su razonamiento es falso porque los componentes de $Z$ puede ser anti-correlación - así que cuanto más se presione uno de ellos, el otro más de uno, tiene que venir abajo. Si los componentes son independientes, usted está probablemente en lo cierto.

2voto

Michael Hardy Puntos 128804

He aquí una respuesta incompleta. En algunas circunstancias especiales que la conjetura es verdadera, pero en algunos otros no lo es.

Suponiendo que los componentes $Z_j$, $j=1,\ldots,n$ no están correlacionados (y por lo tanto independiente, ya que son conjuntamente normal) esto se reduce a un problema de variables aleatorias de Bernoulli: Vamos a $$ Y_j = \begin{cases} 1 &\text{if }Z_j>x_j, \\ 0 & \text{otherwise}. \end{casos} $$ A continuación, $Y_j\sim\mathrm{Bernoulli}(p_j)$ $j=1,\ldots,n$ donde $p_j = \Pr(Z_j>x_j)$, y $Y_j$, $j=1,\ldots,n$ son independientes. Entonces la pregunta es si $\Pr(Y_1=1\mid Y_1+\cdots+Y_n=y)$ es una función creciente de $y$.

La respuesta es "sí", y me estoy dando cuenta de que yo no sé la manera más elegante para demostrar que, así que tal vez voy a estar de vuelta. He comentado algunas preliminares scratchwork a continuación y que me puede volver a terminar más tarde.

Aquí está una estrecha caso especial en el cual es fácil demostrar que la respuesta es "sí": supongamos $Z_1,\ldots,Z_n$ son independientes (lo cual no es cierto en general de los componentes de un multivariante variable aleatoria normal) y tiene el valor esperado $0$ (también no es cierto en general) y de la varianza $1$ (también no es cierto en general) y $x_1=\cdots=x_n$. En ese caso, podemos dejar $$ Y_j = \begin{cases} 1 & \text{if }Z_j>x_j, \\ 0 & \text{otherwise}. \end{casos} $$ Entonces \begin{align} & \Pr(Y_1=1 \mid Y_1+\cdots+Y_n=y) = \frac{\Pr(Y_1=1)\Pr(Y_2+\cdots+Y_n=y-1)}{\Pr(Y_1+\cdots+Y_n=y)} \\[10pt] = {} & \frac{p \cdot \dbinom{n-1}{y-1} p^{y-1}(1-p)^{n-y} }{\dbinom n y p^y (1-p)^{n-y}} = \frac y n, \end{align} y que sin duda aumenta a medida $y$ aumenta.

Sin embargo, uno debe considerar las correlaciones negativas. Supongamos, por ejemplo, que el$W_1,\ldots,W_n\sim\mathrm{i.i.d.}\,N(0,1)$$\bar W=(W_1+\cdots + W_n)/n$$Z_j= W_j-\bar W$$j=1,\ldots,n$. Entonces el vector de $(Z_1,\ldots,Z_n)$ satisface la restricción de que $Z_1+\cdots+Z_n=0$ y tiene una distribución normal multivariante cuya varianza es un singular de la matriz en la que todos fuera de la diagonal medidas son negativos. Por lo que el $Z$s están negativamente correlacionados unos con otros. Ahora supongamos $x_1=\cdots=x_n=0$. A continuación, $\Pr(Z_n>x_n) = 1/2$ pero $\Pr(Z_n>x_n \mid \forall i\le n-1\ Z_i>x_i) =0$.

Así, en algunos casos la respuesta es "no".

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