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確率密度関数と確率変数の四則演算についてのメモ

内容の正しさは自信ない。

github.com

のPDFファイルと同じ内容。食い違いがあったら、PDFファイルのほうが新しい。

指数関数と対数については、後日できれば書きたい。

 

 

1 共通する前提

内容の正しさは自信ない。特に数学記号の使い方。

 

これ以降、共通して用いる変数・関数

f (x), g(y), h(z):確率密度関数

X, Y, Z:確率変数

A:(確率変数ではない) 変数および定数

i, j, k, N, M, L:自然数

X = f (x), Y = g(y), Z = h(z)

特に断りがなければ、X,Y,Z は独立な確率変数

特に断りがなければ、x,y,z は独立な変数

 

2 確率変数X と 定数A の四則演算

2.1 和・足し算

Y = X + A のとき。g(y) = f (x − A)    (y = x − A)

2.2 差・引き算

2.2.1 X-A

Y = X − A のとき。g(y) = f (x + A)    (y = x + A)

2.2.2 A-X

Y = A − X のとき。g(y) = f (−x − A)    (y = −x − A)

2.3 積・掛け算

Y = AX のとき。

確率密度関数f(x)が連続の場合、

g(y) = f(x/A) / A    (y = x/A)

 

確率密度関数f(x)が離散値の場合、

g(y) = f(x/A)    (y = x/A)

2.4 商・割り算

2.4.1 X/A

Y = X/A のとき。

確率密度関数f(x)が連続の場合、

g(y) = Af (Ax)    (y = AX)

 

確率密度関数f(x)が連続の場合、

g(y) = f (Ax)    (y = AX)

A で割るのではなく A の逆数をかけると考えることを推奨。

 

2.4.2 A/x

Y = A/X のとき。g(y) =???    ()

 

この章、何か重大な間違いをしているような気がする。

3 確率密度関数が連続値の確率変数 X,Y の四則演算

3.1 Z=X+Y

足し算だから、x,y,zの単位は共通でなければならないことに注意。

3.1.1 不定積分と-∞から∞までの定積分

不定積分

-∞から∞までの定積分

 

3.1.2 定積分

x の積分区間は x0 ≤ x ≤ x1

y の積分区間は y0 ≤ y ≤ y1

(上の条件は、y0 ≤ y ≤ y1 を満たすすべてのyについて、 x0 + y ≤ z ≤ x1 + y が成り立つ場合

中間の条件は、 x0 + y ≤ z ≤ x1 + y が成り立つようなyが、y0 ≤ y ≤ y1に存在する場合

と言いたい)

 

3.2 Z=X-Y

引き算だから、x,y,z の単位は共通でなければならないことに留意。

3.2.1 不定積分と-∞から∞までの定積分

不定積分

-∞から∞までの定積分

 

3.2.2 定積分

x の積分区間は x0 ≤ x ≤ x1

y の積分区間は y0 ≤ y ≤ y1

(上の条件は、y0 ≤ y ≤ y1 を満たすすべてのyについて、 x0 + y ≤ z ≤ x1 + y が成り立つ場合

中間の条件は、 x0 + y ≤ z ≤ x1 + y が成り立つようなyが、y0 ≤ y ≤ y1に存在する場合

と言いたい)

 

3.3 Z=XY

積の計算。

3.3.1 不定積分と-∞から∞までの定積分

不定積分

-∞から∞までの定積分

 

3.3.2 定積分

x の積分区間は x0 ≤ x ≤ x1

y の積分区間は y0 ≤ y ≤ y1

(上の条件は、y0 ≤ y ≤ y1 を満たすすべてのyについて、 x0 + y ≤ z ≤ x1 + y が成り立つ場合

中間の条件は、 x0 + y ≤ z ≤ x1 + y が成り立つようなyが、y0 ≤ y ≤ y1に存在する場合

と言いたい)

 

3.4 Z=X/Y

商の計算。

3.4.1 不定積分と-∞から∞までの定積分

不定積分

-∞から∞までの定積分

 

3.4.2 定積分

x の積分区間は x0 ≤ x ≤ x1

y の積分区間は y0 ≤ y ≤ y1

(上の条件は、y0 ≤ y ≤ y1 を満たすすべてのyについて、 x0 + y ≤ z ≤ x1 + y が成り立つ場合

中間の条件は、 x0 + y ≤ z ≤ x1 + y が成り立つようなyが、y0 ≤ y ≤ y1に存在する場合

と言いたい)

 

4 確率密度関数が離散値の確率変数 X,Y の四則演算

確率変数 X,Y がともに離散値の時を考える章。

 

この章のそれぞれの節における共通事項の一覧。

4.1 Z=X+Y

 

4.2 Z=X-Y

 

4.3 Z=XY

 

4.4 Z=X/Y