什么是特征函数

如题所述

概率论中,任何随机变量的特征函数(缩写:ch.f,复数形式:ch.f's)完全定义了它的概率分布
特征函数具有以下基本性质:
勒维连续定理
如果两个随机变量具有相同的特征函数,那么它们具有相同的概率分布; 反之, 如果两个随机变量具有相同的概率分布, 它们的特征函数也相同(显然)。
独立随机变量和的特征函数等于每个随机变量特征函数的乘积。
反演定理
在累积概率分布函数与特征函数之间存在双射。也就是说,两个不同的概率分布不能有相同的特征函数。
研究概率论极限理论的一种重要的分析工具.若ξ是定义在(Ω,F,P)上的随机变量,F(x)是它的分布函数,称函数

φ(t)=Eeitξ=∫+∞-∞eitxdF(x),

(-∞<t<+∞, i=)

为随机变量ξ(或分布函数F(x))的特征函数.如果ξ是离散型随机变量,P(ξ=xk)=pk (k=1,2,…),则其特征函数

φ(t)=Eeitξ=eitxkpk.

如果ξ是连续型随机变量,其分布密度为p(x),则ξ的特征函数

φ(t)=Eeitξ=∫+∞-∞eitxp(x)dx.

可知,φ(t)是p(x)的傅里叶变换.

随机变量的特征函数总是存在的,它对一切t有定义,一般是实变量的复值函数.

特征函数具有如下性质:

1.有界性:|φ(t)|≤φ(0)=1 (-∞<t<+∞).

2.一致连续性:φ(t)在整个实轴上一致连续.

3.非负定性:对于任意n≥1,任意实数t1,t2,…,tn和任意复数z1,z2,…,zn,有

φ(tj-tk)zjz–k≥0.

4.φ(-t)=.

5.设η=aξ+b,其中a,b为任意实数,则

  

6.设ξ和η是相互独立的随机变量,则

  

一般地,若ξ1,ξ2,…,ξn相互独立,则

φξ1+…+ξn(t)=φξ1(t)…φξn(t).

7. 如果ξ有n阶原点矩,则它的特征函数φ(t)有n阶导数;并且φ (k)(0)=ikEξk (k=1,2,…,n).反之,若φ (2n)(0)存在,则ξ具有2n阶原点矩.
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