Posting ini menguraikan jawaban dalam komentar untuk pertanyaan.
Biarkan . Perbaiki dari panjang unit. Vektor semacam itu dapat selalu dilengkapi dengan basis ortonormal (misalnya melalui proses Gram-Schmidt ). Perubahan basis ini (dari yang biasa) adalah ortogonal: tidak mengubah panjang. Demikianlah distribusie 1 ∈ R n ( e 1 , e 2 , ... , e n )X= ( X1, X2, ... , Xn)e1∈ Rn( e1, e2, ... , en)
( e1⋅ X)2| | X| |2= ( e1⋅ X)2X21+ X22+ ⋯ + X2n
tidak bergantung pada . Mengambil menunjukkan ini memiliki distribusi yang sama dengane 1 =(1,0,0,…,0)e1e1= ( 1 , 0 , 0 , ... , 0 )
X21X21+ X22+ ⋯ + X2n.(1)
Karena adalah iid Normal, mereka dapat ditulis sebagai kali iid standar, variabel normal dan kuadratnya adalah kali distribusi . Karena jumlah distribusi independen adalah , kami telah menentukan bahwa distribusi adalah dari σ Y 1 , ... , Y n σ 2 Γ ( 1 / 2 ) n - 1 Γ ( 1 / 2 ) Γ ( ( n - 1 ) / 2 ) ( 1 )XsayaσY1, ... , Ynσ2Γ ( 1 / 2 )n - 1Γ(1/2)Γ((n−1)/2)(1)
σ2Uσ2U+σ2V=UU+V
di mana dan independen. Hal ini juga diketahui bahwa rasio ini memiliki Beta distribusi. (Juga lihat utas terkait erat di Distribusi jika Beta dan chi-kuadrat dengan derajat .)V = ( X 2 2 + ⋯ + X 2 n ) / σ 2 ~ Γ ( ( n - 1 ) / 2 ) ( 1 / 2 , ( n - 1 ) / 2 ) X Y X ∼ ( 1U=X21/σ2∼Γ(1/2)V=(X22+⋯+X2n)/σ2∼Γ((n−1)/2)(1/2,(n−1)/2)XYX∼Y ∼ 2 K(1,K−1)Y∼2K
Karena
X1+⋯+Xn=(1,1,…,1)⋅(X1,X2,⋯,Xn)=n−−√e1⋅X
untuk vektor satuan , kami menyimpulkan bahwa adalah kali Beta variasi. Untuk karenanya memiliki fungsi kerapatan Z( √e1=(1,1,…,1)/n−−√Z(1/2,(n-1)/2)(n−−√)2=n(1/2,(n−1)/2)n≥2
fZ(z)=n1−n/2B(12,n−12)(n−z)n−3z−−−−−−−−−√
pada interval (dan sebaliknya adalah nol).(0,n)
Sebagai cek, saya mensimulasikan realisasi independen untuk dan , histogram mereka, dan menempatkan grafik kepadatan Beta yang sesuai (berwarna merah). Perjanjian itu sangat bagus.Z σ = 1 n = 2 , 3 , 10100,000Zσ=1n=2,3,10
Ini R
kodenya. Ini melakukan simulasi dengan menggunakan rumus sum(x)^2 / sum(x^2)
untuk , di mana vektor panjang yang dihasilkan oleh . Sisanya hanya pengulangan ( , ) dan merencanakan ( , ).Zx
n
rnorm
for
apply
hist
curve
for (n in c(2, 3, 10)) {
z <- apply(matrix(rnorm(n*1e5), nrow=n), 2, function(x) sum(x)^2 / sum(x^2))
hist(z, freq=FALSE, breaks=seq(0, n, length.out=50), main=paste("n =", n), xlab="Z")
curve(dbeta(x/n, 1/2, (n-1)/2)/n, add=TRUE, col="Red", lwd=2)
}