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Distribuciones distintas de la normal en las que la media y la varianza son independientes

Me preguntaba si existe alguna distribución además de la normal en la que la media y la varianza sean independientes entre sí (o dicho de otro modo, en la que la varianza no sea función de la media).

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No estoy seguro de haber entendido bien la pregunta. ¿Estás preguntando si hay alguna distribución aparte de la normal que esté completamente especificada por la media y la varianza? En cierto sentido, la varianza es una función de la media, ya que es una medida de la dispersión alrededor de la media, pero supongo que esto no es lo que tienes en mente.

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Se refiere a la media muestral $\bar{X}=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^nX_i$ y la varianza muestral $\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n(X_i-\bar{X})^2$ son independientes. ¡Buena pregunta! ¿Quizás proyectando una variable aleatoria gaussiana se mantenga la independencia?

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Srikant tiene razón. Si la pregunta se refiere a la "media y la varianza muestrales", la respuesta es "no". Si la pregunta se refiere a la media y la varianza de la población, la respuesta es sí; David da buenos ejemplos a continuación.

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jerhinesmith Puntos 5425

De hecho, la respuesta es "no". La independencia de la media y la varianza muestrales caracteriza a la distribución normal. Así lo demostró Eugene Lukacs en "A Characterization of the Normal Distribution", The Annals of Mathematical Statistics, Vol. 13, No. 1 (Mar., 1942), pp. 91-93.

Yo no lo sabía, pero Feller, "Introduction to Probability Theory and Its Applications, Volume II" (1966, pg 86) dice que R.C. Geary también lo demostró.

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@onestop Supongo que es un desafortunado artefacto de mi edad. No es un eufemismo decir que los libros de Feller revolucionaron la forma de hacer probabilidad, en todo el mundo. Gran parte de nuestra notación moderna se debe a él. Durante décadas, sus libros fueron el libros de probabilidad para estudiar. Quizá deberían seguir siéndolo. BTW: He añadido el título para aquellos que no han oído hablar de sus libros.

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He aske la pregunta sobre otros funy caracterización ... stats.stackexchange.com/questions/4364/

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Jay, gracias por la referencia al artículo de Lukacs, que muestra muy bien que las distribuciones muestrales de la media y la varianza muestrales sólo son independientes para la distribución normal. En cuanto al segundo momento central, hay algunas distribuciones en las que no es función del primer momento (David dio algunos buenos ejemplos).

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Hertanto Lie Puntos 965

Nota: Lea la respuesta de @G. Jay Kerns, y consulte Carlin y Lewis 1996 o su referencia de probabilidad favorita para obtener información sobre el cálculo de la media y la varianza como el valor esperado y el segundo momento de una variable aleatoria.

Un rápido vistazo al Apéndice A de Carlin y Lewis (1996) proporciona las siguientes distribuciones que son similares en este sentido a la normal, en el sentido de que no se utilizan los mismos parámetros de distribución en los cálculos de la media y la varianza. Como señala @robin, cuando se calculan estimaciones de parámetros a partir de una muestra, se necesita la media muestral para calcular sigma.

Multivariante Normal

$$E(X) = \mu$$ $$Var(X) = \Sigma$$

t y t multivariante:

$$E(X) = \mu$$ $$Var(X) = \nu\sigma^2/(\nu - 2)$$

Doble exponencial: $$E(X) = \mu$$ $$Var(X) = 2\sigma^2$$

Cauchy: Con algunas matizaciones, se podría argumentar que la media y la varianza de Cauchy no son dependientes.

$E(X)$ y $Var(X)$ no existen

Referencia

Carlin, Bradley P., y Thomas A. Louis. 1996. Bayes and Empirical bayes Methods for Data Analysis, 2ª ed., Chapman and Hall/CRC, Nebraska. Chapman and Hall/CRC, Nueva York

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En cualquier la media y la varianza serán funcionalmente independientes.

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David, la doble exponencial es un ejemplo excelente. Gracias, David. No se me había ocurrido. La distribución t también es un buen ejemplo, pero ¿no es E(X) = 0 y Var(X) = v/(v-2)? ¿O es que Carlin et al. (1996) definen una versión generalizada de la distribución t que está desplazada en su media y escalada por sigma^2?

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Tienes razón, la distribución t parece caracterizarse frecuentemente con una media = 0 y una varianza = 1, pero la pdf general para t proporcionada por Carlin y Louis incluye explícitamente tanto sigma como mu; el parámetro nu da cuenta de la diferencia entre la normal y la t.

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