Qual é a expectativa de uma variável aleatória dividida por uma média


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Deixe XEu seja IID e X¯=∑Eu=1 1nXEu .

E[XEuX¯]= ?
Parece óbvio, mas estou tendo problemas para derivá-lo formalmente.

Respostas:


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Seja X1,…,Xn variáveis ​​aleatórias independentes e identicamente distribuídas e defina

X¯=X1+X2⋯+Xnn.

Pr{X¯≠0}=1Xii=1,…nXi/X¯

X1X¯∼X2X¯∼⋯∼XnX¯.
E[Xi/X¯]
E[X1X¯]=E[X2X¯]=⋯=E[XnX¯],
i=1,…,n
E[XiX¯]=1 1n(E[X1 1X¯]+E[X2X¯]+⋯+E[XnX¯])=1 1nE[X1 1X¯+X2X¯+⋯+XnX¯]=1 1nE[X1 1+X2+⋯+XnX¯]=1 1nE[nX¯X¯]=nnE[X¯X¯]=1

Vamos ver se podemos verificar isso com simples Monte Carlo.

x <- matrix(rgamma(10^6, 1, 1), nrow = 10^5)
mean(x[, 3] / rowMeans(x))

[1] 1.00511

Tudo bem, e os resultados não mudam muito com a repetição.


3
(+1) A conclusão de que não existe é verdadeira, mas requer um argumento mais sutil do que qualquer um dos quais você já tenha vinculado, porque e não são independentes. X i ˉ XE[XEu/X¯]XEuX¯
— whuber

2
@whuber: Você pode expandir isso um pouco, Bill? a dependência de e em um dos comentários da pergunta vinculada. Além disso, a resposta de Xi'an aborda o caso com uma transformação simples. Ele também deu a distribuição de em um de seus comentários. Obrigado por seus pensamentos sobre isso. ˉ X n = 2 X i / ˉ XXiX¯n=2Xi/X¯
— Zen

3
@whuber: Acho que minha explicação funciona desde que que é , Sendo um padrão Cauchy. Nenhuma dependência envolvida.
XEu/X¯=n/{1 1+X2/X1 1+⋯+Xn/X1 1}
n/{1 1+(n-1 1)Z}Z
— Xi'an

3
@ Xi'an: você usou aqui isso (considere o caso ), já que e são Cauchy padrão, então também é Cauchy padrão? Mas isso não é verdade porque e não são independentes, certo? U = X 2 / X 1 V = X 3 / X 1 ( U + V ) / 2 U Vn=3você=X2/X1 1V=X3/X1 1(você+V)/2vocêV
— Zen

2
@Zen: No entanto, e são variáveis ​​normais independentes, portanto é um Cauchy, se com uma escala em vez de . X 1 ( X 2 + ⋯ + X n ) / X 1 √(X2+⋯+Xn)X1 1(X2+⋯+Xn)/X1 1 n-1n-1 1n-1 1
— Xi'an
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