Mathematik online lernen im Mathe-Forum. Nachhilfe online
Startseite » Forum » Zufallstichsprobe Varianz

Zufallstichsprobe Varianz

Universität / Fachhochschule

Zufallsvariablen

Tags: Zufallsvariablen

 
Antworten Neue Frage stellen Im Forum suchen
Neue Frage
TopProtet

TopProtet aktiv_icon

15:34 Uhr, 14.10.2021

Antworten
Sei X1,...,Xn eine Zufallsstichprobe und X̅ und S2 auf die übliche Art berechnet.
(a) Zeigen Sie, dass

S2=12n(n-1)∑i=1n∑j=1n(Xi-Xj)2

Nehmen Sie nun an, dass die Xis endliche vierte Momente besitzen und bezeichnen sie mit θ1 =EXi, θj =E(Xi- θ1)^j ,j=2,3,4

Ich habe zwar eine Lösung, würde diese jedoch gerne besser verstehen, vor allem den letzten Schritt wo die Summe von j einfach verschwindet. Vielleicht könnte mir jemand die Lösung Schritt für Schritt noch etwas näher bringen. Vielen Dank!


5.8
Online-Nachhilfe in Mathematik
Antwort
HAL9000

HAL9000

16:09 Uhr, 14.10.2021

Antworten
Doppelsummen der Struktur ∑i=1k∑j=1naibj kann man wunderbar "trennen": Aus der inneren Summe kann man das von j unabhängige ai als Faktor herausziehen:

∑i=1k∑j=1naibj=∑i=1k(ai∑j=1nbj)=∑i=1k(ai⋅B)

mit der von i unabhängigen Summe B:=∑j=1nbj. Nun kann man auch noch dieses B aus der äußeren Summe rausziehen, d.h.,

…=B⋅∑i=1kai.

Zusammenfassend gilt daher ∑i=1k∑j=1naibj=(∑i=1kai)⋅(∑j=1nbj), d.h., statt einer Doppelsumme mit insgesamt k⋅n Summanden hat man nur noch zwei Summen mit den i.a. deutlich kleineren Summandenzahlen k und n, und diese beiden Summen muss man am Ende miteinander multiplizieren. (Etwas bei k=n=1000 macht das am Ende 2000 Additionen und 1 Multiplikation statt 1000000 Additionen und 1000000 Multiplikationen...)

Nichts anderes wird hier angewandt, und zwar auf k=n sowie ai=Xi-X‾ und bj=Xj-X‾. Tja, und es ist nun mal ∑j=1nbj=∑j=1n(Xj-X‾)=(∑j=1nXj)-nX‾=0 basierend auf der Mittelwertdefinition X‾:=1n∑j=1nXj.

------------------------------------------

Nach dieser ja eher vorbereitenden Rechnung eine Frage:

Der Abschnitt mit den Festlegungen θ1:=EXi und θj:=E(Xi-θ1)j für j=2,3,4 ist irgendwie sinnlos, wenn danach nicht noch was kommt, wo diese θj einfließen...


Frage beantwortet
TopProtet

TopProtet aktiv_icon

17:40 Uhr, 14.10.2021

Antworten
Vielen Dank!

Ja es gibt noch zwei weitere Punkte, wo der Hinweis von Bedeutung ist.
TopProtet

TopProtet aktiv_icon

10:19 Uhr, 15.10.2021

Antworten
Eine Frage habe ich doch noch: In der letzten Zeile steht ja

n2n(n-1)∑i=1n(Xi- X̄)^2 +n2n(n-1)∑i=1n(Xj- X̄)^2

=1n-1∑i=1n(Xi- X̄)^2

Wie verschwindet da die Summe ∑i=1n(Xj- X̄)^2, die Ist ja nicht 0 wegen dem Quadrat?
Antwort
HAL9000

HAL9000

10:24 Uhr, 15.10.2021

Antworten
Sie verschwindet nicht: Sie ist genauso groß wie die andere Summe (ob man den Summationsindex nun i oder j nennt, ist letztlich egal). Daher ist ∑j=1n(Xj-X‾)2=∑i=1n(Xi-X‾)2 und damit dann

n2n(n-1)∑i=1n(Xi-X‾)2+n2n(n-1)∑i=1n(Xi-X‾)2=2n2n(n-1)∑i=1n(Xi-X‾)2=1n-1∑i=1n(Xi-X‾)2 .