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特徵函式


給定一個較大集合的子集 A,特徵函式 chi_A,有時也稱為指示函式,被定義為在 A 上恆等於 1,而在其他地方為零。特徵函式有時使用所謂的 艾弗森括號 表示,並且可以作為有用的描述工具,因為它更容易說,例如,“素數的特徵函式”,而不是重複給定的定義。特徵函式是 簡單函式 的一個特例。

術語特徵函式在機率論中以不同的方式使用,在那裡它被表示為 phi(t),並定義為 傅立葉變換機率密度函式使用傅立葉變換引數 (a,b)=(1,1)

phi(t)=F_x[P(x)](t)
(1)
=int_(-infty)^inftye^(itx)P(x)dx
(2)
=int_(-infty)^inftyP(x)dx+itint_(-infty)^inftyxP(x)dx+1/2(it)^2int_(-infty)^inftyx^2P(x)dx+...
(3)
=sum_(k=0)^(infty)((it)^k)/(k!)mu_k^'
(4)
=1+itmu_1^'-1/2t^2mu_2^'-1/(3!)it^3mu_3^'+1/(4!)t^4mu_4^'+...,
(5)

其中 mu_n^' (有時也表示為 nu_n) 是第 n 個關於 0 的 ,且 mu_0^'=1 (Abramowitz 和 Stegun 1972, p. 928; Morrison 1995)。

統計分佈 不由其 唯一確定,但如果其所有矩都是有限的,並且其特徵函式的級數在原點附近絕對收斂,則由其特徵函式唯一確定(Papoulis 1991, p. 116)。在這種情況下,機率密度函式 由下式給出

 P(x)=F_t^(-1)[phi(t)](x)=1/(2pi)int_(-infty)^inftye^(-itx)phi(t)dt
(6)

(Papoulis 1991, p. 116)。

因此,特徵函式可以用來生成 原點矩

 phi^((n))(0)=[(d^nphi)/(dt^n)]_(t=0)=i^nmu_n^'
(7)

累積量 kappa_n,

 lnphi(t)=sum_(n=0)^inftykappa_n((it)^n)/(n!).
(8)

另請參閱

累積量, 艾弗森括號, , 矩生成函式, 機率密度函式, 集合, 簡單函式

此條目的部分內容由 Todd Rowland 貢獻

使用 探索

參考文獻

Abramowitz, M. 和 Stegun, I. A. (Eds.). 數學函式手冊,包含公式、圖表和數學表格,第 9 次印刷。 New York: Dover, p. 928, 1972.Kenney, J. F. 和 Keeping, E. S. "矩生成函式和特徵函式"、"矩生成函式的一些例子" 和 "特徵函式的唯一性定理"。§4.6-4.8 in 統計數學,第 2 部分,第 2 版。 Princeton, NJ: Van Nostrand, pp. 72-77, 1951.Morrison, K. E. "餘弦積、傅立葉變換和隨機和。" Amer. Math. Monthly 102, 716-724, 1995.Papoulis, A. "特徵函式。" §5-5 in 機率、隨機變數和隨機過程,第 3 版。 New York: McGraw-Hill, 1991.

在 上引用

特徵函式

引用此條目為

Rowland, ToddWeisstein, Eric W. "特徵函式。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/CharacteristicFunction.html

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