Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Свойства коэффициента корреляции



– Коэффициент корреляции принимает значения на отрезке , т.е. .

Доказательство. Т.к. и , то откуда .

– Если случайные величины независимы, то их коэффициент корреляции равен нулю, т.е. .

Случайные величины называются некоррелированными, если их коэффициент корреляции равен нулю. Таким образом, из независимости случайных величин следует их некоррелированность.

Обратное утверждение, вообще говоря, неверно: из некоррелированности двух случайных величин еще не следует их независимость.

– Если коэффициент корреляции двух случайных величин равен (по абсолютной величине) единице, то между этими случайными величинами существует линейная функциональная зависимость.

Доказательство. Выше было получено, что

Если , и .

Равенство математического ожидания неотрицательной случайной величины нулю означает, что сама случайная величина тождественно равна нулю:

при

или при и при , т.е. и связанны линейной функциональной зависимостью.

Коэффициент корреляции можно рассматривать как характеристику степени линейности взаимосвязи случайных величин и . Сформулируем это утверждение более строго.

Найдем такие коэффициенты и , чтобы дисперсия отклонения от функции была минимальна. Задача поиска наилучшего приближения с помощью линейной функции является оптимизационной задачей. Можно доказать, что минимум дисперсии достигается, если

, .

При этом .

Отсюда следует, что чем ближе к единице, тем меньше дисперсия отклонения от наилучшего линейного приближения . В этом смысле коэффициент корреляции можно считать “измерителем” степени линейности взаимосвязи двух случайных величин.

Наилучшее линейное приближение функции регрессии на на основании критерия минимума дисперсии имеет вид

.

Отсюда, в частности, следует, что если функция регрессии на имеет вид , т.е. если , то коэффициенты и определяются формулами и и выведенная формула в этом случае задает функцию регрессии.

Наилучшее линейное приближение функции регрессии имеет вид

, и эта функция называется линейной средней квадратическойрегрессией на .

С помощью ковариации можно дополнить и уточнить некоторые свойства математического ожидания и дисперсии:

– математическое ожидание произведения двух случайных величин равно сумме произведения их математических ожиданий и ковариации этих случайных величин:

.

Эта формула следует непосредственно из первого свойства ковариации.

Если , то , т.е. математическое ожидание произведения двух случайных величин равно произведению их математических ожиданий;

– дисперсия суммы двух случайных величин равна сумме их дисперсии плюс удвоенная ковариация этих случайных величин:

.

Пусть , По свойству математического ожидания . Поэтому .

По определению дисперсии

Условным математическим ожиданием дискретной случайной величины при (регрессией на ) называется сумма произведений возможных значений на их условные вероятности

.

Решение типовых задач

Пример 1. Фирма выпускает мини-заводы по производству хлеба. На рекламу может быть израсходовано определенное количе­ство средств.

В таблице 4.2 приведены возможное количество проданных в течение месяца заводов и объем средств, израсходован­ных на рекламу . Каждой паре случайных величин поставлена в соответствие вероятность появле­ния этой пары.

Таблица 4.2

0, 12 0, 15 0, 10
0, 08 0, 10 0, 12
0, 05 0, 10 0, 18

 

Требуется составить таблицы распределения вероятностей для каждой из величин и и выразить условный закон рас­пределения вероятностей величины при .

Решение. Так как с каждым значением встречается ровно три значения , т.е. имеет место полная группа событий, сумма вероятностей которых равна еди­нице, то

.

Таким образом, вероятность события равна сумме вероятностей в каждой колонке.

В результате получаем таблицу распределения вероятностей величины .

0, 25 0, 35 0, 4

 

Аналогично получаем таблицу распределения для величины .

 

0, 37 0, 3 0, 33

 

Сумма вероятностей для каждой из величин должна быть равна единице. Проведем проверку:

;

.

Находим условные вероятности величины при :

;

;

.

Пример 2. Найти регрессию величины Y на X для двух значений и на основе заданной таблицы распределения двумерной случайной величины.

 

Y X
0, 25 0, 10
0, 15 0, 05
0, 32 0, 13

Решение. Условное математическое ожидание, или регрессия, величины на находится на основе соотношения

,

где .

Определяем и :

;

.

Вычисляем условные вероятности:

; ;

;

;

;

.

Находим условные математические ожидания:

;

.

Пример 3. Задан закон распределения двумерной случайной величины (X, Y).

 

X Y
0, 10 0, 20 0, 15
0, 05 0, 14 0, 11
0, 12 0, 08 0, 05

 

Най­ти коэффициент корреляции между величинами X и Y.

Решение. Находим вероятности значений , , ;

;

;

.

Определяем вероятности значений , , :

;

;

.

Находим : .

Определяем : .

Вычисляем и :

;

.

Находим , :

;

.

Откуда ; .

Ковариация величин и может быть найдена по формуле

.

Итак,

.

4.4. Индивидуальнsе домашнbе заданиz по теме
«Двумерные дискретные случайные величины»

Найти линейную среднюю квадратическую регрессию случайной величины на случайную величину на основе заданного закона распределения случайной величины. Найти коэффициент корреляции между величинами и . Найти условное математическое ожидание величины для всех возможных значений величины (т.е. регрессию величины на ).

 

№1 №4
0, 16 0, 14 0, 10 0, 20 0, 28 0, 12 0, 14 0, 16 0, 15 0, 20 0, 21 0, 14

 

№2 №5
I 0, 06 0, 12 0, 18 0, 13 0, 24 0, 27 0, 14 0, 13 0, 12 0, 20 0, 13 0, 28

 

№3   №6
0, 12 0, 20 0, 24 0, 15 0, 22 0, 07 0, 11 0, 21 0, 13 0, 06 0, 26 0, 23

 

 

№7 №14
0, 16 0, 14 0, 10 0, 20 0, 28 0, 12 0, 22 0, 14 0, 09 0, 17 0, 32 0, 06

 

№8 №15
0, 06 0, 12 0, 18 0, 13 0, 24 0, 27 0, 14 0, 23 0, 11 0, 04 0, 18 0, 30

 

№9 №16
0, 16 0, 14 0, 10 0, 20 0, 28 0, 12 0, 21 0, 11 0, 07 0, 20 0, 23 0, 18

 

№10 №17
0, 12 0, 18 0, 13 0, 06 0, 24 0, 27 0, 15 0, 21 0, 23 0, 09 0, 15 0, 17

 

№11 №18
0, 06 0, 12 0, 18 0, 13 0, 24 0, 27 0, 13 0, 24 0, 14 0, 08 0, 19 0, 22

 

№12 №19
0, 12 0, 18 0, 13 0, 06 0, 24 0, 27 0, 23 0, 17 0, 07 0, 20 0, 15 0, 18

 

№13 №20
0, 13 0, 18 0, 24 0, 06 0, 12 0, 27 0, 11 0, 20 0, 21 0, 09 0, 14 0, 25

 

№21 №26
0, 13 0, 18 0, 24 0, 06 0, 12 0, 27 0, 30 0, 08 0, 12 0, 12 0, 10 0, 28

 

№22 №27
0, 12 0, 20 0, 24 0, 15 0, 22 0, 07 0, 21 0, 08 0, 18 0, 14 0, 14 0, 25

 

№23   №28  
0, 13 0, 20 0, 08 0, 16 0, 12 0, 31 0, 09 0, 17 0, 15 0, 23 0, 16 0, 20

 

№24 №29
0, 30 0, 05 0, 20 0, 12 0, 10 0, 23 0, 11 0, 21 0, 24 0, 08 0, 17 0, 19

 

№25 №30
0, 24 0, 10 0, 30 0, 12 0, 05 0, 19 0, 12 0, 23 0, 13 0, 12 0, 20 0, 20

 

Тема 5. ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ
СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН

Рассмотрим важнейшие для приложений дискретные распределения. Напомним, что случайная величина, имеющая дискретный спектр, называется дискретной.


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-03-15; Просмотров: 644; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.042 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь