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特征函数


给定一个较大集合的子集 A,特征函数 chi_A,有时也称为指示函数,被定义为在 A 上恒等于 1,而在其他地方为零。特征函数有时使用所谓的 艾弗森括号 表示,并且可以作为有用的描述工具,因为它更容易说,例如,“素数的特征函数”,而不是重复给定的定义。特征函数是 简单函数 的一个特例。

术语特征函数在概率论中以不同的方式使用,在那里它被表示为 phi(t),并定义为 傅里叶变换概率密度函数使用傅里叶变换参数 (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^' (有时也表示为 nu_n) 是第 n 个关于 0 的 ,且 mu_0^'=1 (Abramowitz 和 Stegun 1972, p. 928; Morrison 1995)。

统计分布 不由其 唯一确定,但如果其所有矩都是有限的,并且其特征函数的级数在原点附近绝对收敛,则由其特征函数唯一确定(Papoulis 1991, p. 116)。在这种情况下,概率密度函数 由下式给出

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

(Papoulis 1991, p. 116)。

因此,特征函数可以用来生成 原点矩

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

累积量 kappa_n,

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

另请参阅

累积量, 艾弗森括号, , 矩生成函数, 概率密度函数, 集合, 简单函数

此条目的部分内容由 Todd Rowland 贡献

使用 探索

参考文献

Abramowitz, M. 和 Stegun, I. A. (Eds.). 数学函数手册,包含公式、图表和数学表格,第 9 次印刷。 New York: Dover, p. 928, 1972.Kenney, J. F. 和 Keeping, E. S. "矩生成函数和特征函数"、"矩生成函数的一些例子" 和 "特征函数的唯一性定理"。§4.6-4.8 in 统计数学,第 2 部分,第 2 版。 Princeton, NJ: Van Nostrand, pp. 72-77, 1951.Morrison, K. E. "余弦积、傅里叶变换和随机和。" Amer. Math. Monthly 102, 716-724, 1995.Papoulis, A. "特征函数。" §5-5 in 概率、随机变量和随机过程,第 3 版。 New York: McGraw-Hill, 1991.

在 上引用

特征函数

引用此条目为

Rowland, ToddWeisstein, Eric W. "特征函数。" 来自 Web 资源。 https://mathworld.net.cn/CharacteristicFunction.html

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