示性函式

示性函式

示性函式有多種含義,它可以指事件的示性函式,即事件發生與否與0,1兩值函式的對應關係。也可以指隨機過程的示性函式,即隨機過程的均值函式、方差函式、相關函式等。還可以指集合的示性函式,即集合的特徵函式。其中事件的示性函式也可以歸於集合的示性函式,二者都是與0,1二值函式相關的。

基本介紹

  • 中文名:示性函式
  • 外文名:characteristic function
  • 所屬學科:數學
  • 相關概念:0-1分布,集合,隨機過程等
事件示性函式,集合的示性函式,隨機過程的示性函式,均值函式,方差與標準偏差函式,相關函式,

事件示性函式

依事件出現與否應取1和0的函式。設A是—事件,則
稱做“事件A的示性函式”。事件示性函式是一隨機變數,服從0-1分布。必然事件
的示性函式恆為1,下可能事件的示性函式恆為0。
事件的關係和運算與示性函式的關係和運算一一對應。如
,則
;若
,則
。此外,
藉助示性函式,可以將事件的研究納入隨機變數的研究。

集合的示性函式

集合的特徵函式(characteristic function of a set)亦稱集合的示性函式,與集合一一對應並反映其組成、運算和可測性等特性的簡單函式。可看做集合的函式表示法,該集合的元素由相應特徵函式取值1的點所確定。設X是全集,對任意集合
,把函式
稱為集合A的特徵函式或示性函式。特徵函式與相應集合之間有如下關係:
1.
2.
3.
4.對一列集
,有
5.
為(L)可測函式
A為(L)可測集

隨機過程的示性函式

為了描述一個隨機過程
,必須知道它的有限維分布函式族。然而在計算較高維數的分布函式時,往往在計算上帶來很大的困難。因此,在實際套用中,通常是利用隨機過程的幾個主要特徵來描述。我們知道,在機率論中為了描述隨機變數,通常是用均值方差相關係數示性數來描述。對於隨機過程,均值、方差及相關係數隻不過是時間
的函式而已。因此,我們通常稱之為均值函式、方差函式及相關函式,有時把這些函式叫做隨機過程的示性函式

均值函式

定義1
為隨機過程,如果積分
存在,則稱
為該隨機過程的均值函式,有時簡記為
。其中
分別為該隨機過程的一維分布函式和一維密度函式。

方差與標準偏差函式

定義2
為隨機過程,如果積分
存在,稱
為該隨機過程的方差函式,有時簡記為
。特別地,稱
為隨機過程
標準偏差函式

相關函式

定義3
為隨機過程,如果積分
存在,則稱
為該隨機過程的原點自相關函式。特別地,稱
二階原點矩函式。完全類似,稱
為隨機過程
原點互相關函式
稱積分
為隨機過稱
中心自相關函式,完全類似,稱
為隨機過程
中心互相關函式
由(2)式及(3)式,可知
比較(1)式和(3)式,還有

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