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一个随机变量的函数的方差
假设我们有随机变量XXX,其方差和均值已知。问题是:对于给定的函数f ,的方差是多少f(X)f(X)f(X)。我知道的唯一通用方法是增量方法,但它仅提供近似值。现在我对f (x )= √感兴趣f(x)=x−−√f(x)=xf(x)=\sqrt{x},但是了解一些通用方法也很高兴。 编辑29.12.2010 我已经使用泰勒级数进行了一些计算,但是我不确定它们是否正确,因此如果有人可以确认它们,我将非常高兴。 首先,我们需要近似E[f(X)]E[f(X)]E[f(X)] E[f(X)]≈E[f(μ)+f′(μ)(X−μ)+12⋅f′′(μ)(X−μ)2]=f(μ)+12⋅f′′(μ)⋅Var[X]E[f(X)]≈E[f(μ)+f′(μ)(X−μ)+12⋅f″(μ)(X−μ)2]=f(μ)+12⋅f″(μ)⋅Var[X]E[f(X)] \approx E[f(\mu)+f'(\mu)(X-\mu)+\frac{1}{2}\cdot f''(\mu)(X-\mu)^2]=f(\mu)+\frac{1}{2}\cdot f''(\mu)\cdot Var[X] 现在我们可以近似D2[f(X)]D2[f(X)]D^2 [f(X)] E[(f(X)−E[f(X)])2]≈E[(f(μ)+f′(μ)(X−μ)+12⋅f′′(μ)(X−μ)2−E[f(X)])2]E[(f(X)−E[f(X)])2]≈E[(f(μ)+f′(μ)(X−μ)+12⋅f″(μ)(X−μ)2−E[f(X)])2]E[(f(X)-E[f(X)])^2] \approx E[(f(\mu)+f'(\mu)(X-\mu)+\frac{1}{2}\cdot f''(\mu)(X-\mu)^2 -E[f(X)])^2] 使用的近似我们知道˚F (μ )- ë ˚F (X )≈ - 1E[f(X)]E[f(X)]E[f(X)]f(μ)−Ef(x)≈−12⋅f′′(μ)⋅Var[X]f(μ)−Ef(x)≈−12⋅f″(μ)⋅Var[X]f(\mu)-Ef(x) \approx -\frac{1}{2}\cdot f''(\mu)\cdot Var[X] 使用此,我们得到: D2[f(X)]≈14⋅f′′(μ)2⋅Var[X]2−12⋅f′′(μ)2⋅Var[X]2+f′(μ)2⋅Var[X]+14f′′(μ)2⋅E[(X−μ)4]+12f′(μ)f′′(μ)E[(X−μ)3]D2[f(X)]≈14⋅f″(μ)2⋅Var[X]2−12⋅f″(μ)2⋅Var[X]2+f′(μ)2⋅Var[X]+14f″(μ)2⋅E[(X−μ)4]+12f′(μ)f″(μ)E[(X−μ)3]D^2[f(X)] \approx \frac{1}{4}\cdot f''(\mu)^2\cdot Var[X]^2-\frac{1}{2}\cdot f''(\mu)^2\cdot Var[X]^2 + f'(\mu)^2\cdot Var[X]+\frac{1}{4}f''(\mu)^2\cdot E[(X-\mu)^4] +\frac{1}{2}f'(\mu)f''(\mu)E[(X-\mu)^3] D2[f(X)]≈14⋅f′′(μ)2⋅[D4X−(D2X)2]+f′(μ)⋅D2X+12f′(μ)f′′(μ)D3XD2[f(X)]≈14⋅f″(μ)2⋅[D4X−(D2X)2]+f′(μ)⋅D2X+12f′(μ)f″(μ)D3XD^2 [f(X)] \approx …