Proporção da soma de Normal à soma de cubos de Normal


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Por favor, ajude-me a encontrar a distribuição limitadora (como ) do seguinte: U n = X 1 + X 2 + … + X nn→∞queXié iidN(0,1).

Un=X1+X2+…+XnX13+X23+…Xn3,
XiN(0,1)

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Você já tentou analisar transformações de variáveis ​​aleatórias? Por exemplo, pode-se tentar funções características, transformadas de Laplace-Stieltjes, etc.
— Stijn

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Dica: O numerador e o denominador são normais assintoticamente bivariados. Você pode calcular seus momentos diretamente: suas médias são obviamente zero, a variação do numerador é , a variação do denominador é 15 n e a covariância é 3 n . (Portanto, a correlação é 3 / √n15n3n.) Para encontrar a distribuição limitadora, expresse qualquer normal bivariada com média zero(U,V)na forma(A,βA+B)para normais independentes com média zeroAeBe constanteβ, observe que a razãoV/U=β+B/Aé uma distribuição de Cauchy em escala deslocada. 3/15≈0.775(U,V)(A,βA+B)ABβV/U=β+B/A
— whuber

Respostas:


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Se a formulação fosse ondeXi∼N(0,1)eYi∼N(0,1)são independentes, seria apenas um exercício clássico de livro didático. Você usa o fato de queFn d → F,

Un=X1+X2+…+XnY13+Y23+…Yn3
Xi∼N(0,1)Yi∼N(0,1)
Fn→dF,Gn→dG⇒FnGn→dFG
e podemos concluir que assintota a distribuição de Cauchy em escala.U

Mas em sua formulação, não podemos aplicar o teorema devido à dependência. Meu Monte-Carlo sugere que a distribuição limite de não é degenerada e não tem primeiro momento e não é simétrica. Eu estaria interessado em saber se existe uma solução explícita para esse problema. Sinto que a solução só pode ser escrita em termos do processo Wiener.Un

[EDIT] Seguindo a dica do whuber, observe que

onde(Z1,Z2)∼N(0,(13315))observando queE[X41]=3eE[X61]=15. (momentos do normal normal,(

(1n∑Xi,1n∑Xi3)→d(Z1,Z2)
(Z1,Z2)∼N(0,(13315))
E[X14]=3E[X16]=15for even n ) Então, pelo teorema do mapeamento contínuo, temos U n d → Z 1(n−1)!!n Observando que podemos escreverZ1=1
Un→dZ1Z2
ondeZ3∼N(0,1)e independente deZ2, concluímos queUnd→1Z1=15Z2+25Z3Z3∼N(0,1)Z2ondeΓ~Cumuchy
Un→d15+25Z3Z2≡15+275Γ
Γ∼Cauchy

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