Mostrando e são independentes: buscando uma solução para este problema de livro didático


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Em Introdução aos modelos lineares generalizados de Dobson e Barnett, o exercício 1.4b & c é o seguinte:

Seja variáveis ​​aleatórias independentes, cada uma com a distribuição . Let e . ...Y1,...,YnN(μ,σ2)Y¯=1n∑i=1nYiS2=1n−1∑i=1n(Yi−Y¯)2

b. Mostre queS2=1n−1[∑i=1n(Yi−μ)2−n(Y¯−μ)2]

c. A partir de (b) segue-se que . Como isso permite deduzir que \ overline {Y} e S ^ 2 são independentes?∑(Yi−μ)2/σ2=(n−1)S2/σ2+[(Y¯−μ)2n/σ2] Y¯ S2

Meu problema é que não vejo como a equação em c me permite responder à pergunta em negrito.

Estou ciente de como provar que os 2 são independentes em geral ( já foi perguntado antes ).

Além disso, quando olho para as soluções, eles dizem:

(c) e (d) seguem os resultados na p.10

Na página 10, a coisa mais próxima de usar é a propriedade reprodutiva da distribuição qui-quadrado, que não é uma declaração if e only if, portanto, acho que não pode ser usada aqui.

Então, minha pergunta é: como a equação em c) ajuda a provar a independência?

Respostas:


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Não tenho certeza do que os autores têm em mente, mas a solução mais próxima que posso pensar em usar (c) é aplicar o teorema de Cochran . Você já cobriu isso, ou talvez um caso especial?

Aqui está a prova usando isso:

Seja para que e . Observe que Agora (c) nos diz que podemos escrever como e ambos são idempotentes, portanto o teorema de Cochran permite concluir queZi=Yi−μσZi∼N(0,1)Z¯∼N(μ,σ2/n)

(Yi−Y¯σ)2=(Yi−μσ−Y¯−μσ)2=(Zi−Z¯)2.
∑iZi2=∑i(Zi−Z¯)2+nZ¯2
ZTZ=ZT(I−1n11T)Z+ZT(1n11T)Z.
I−1n11T+1n11T=I∑i(Yi−μ)2⊥n(Y¯−μ)2 e o resto segue.

◻

Seria isso o que eles estavam procurando?


Faz sentido para mim. Lendo adiante, os autores fazem uma pergunta semelhante no exercício 2.3 ('... usando métodos semelhantes ao exercício 1.3 ...') e ignoram a solução no pdf. Mas, sua abordagem também funciona na versão 2.3.

@ user1108 feliz que isso ajudou. De qualquer maneira, é uma boa aposta que o teorema de Cochran apareça em algum momento de um livro de modelos lineares (e, de fato, este já é um modelo linear em que é a matriz do chapéu para a interceptação só regressão dando )1n11TZ^=Z¯1
— jld
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