ทฤษฎีบทของอิสเซอร์ลิส
ในทฤษฎีความน่าจะเป็นทฤษฎีบทของอิสเซอร์ลิสหรือทฤษฎีบทความน่าจะเป็นของวิกคือสูตรที่ช่วยให้สามารถคำนวณโมเมนต์ลำดับสูงกว่าของการกระจายแบบปกติหลายตัวแปรในรูปของเมทริกซ์ความแปรปรวน ร่วมได้ โดยตั้งชื่อตามเลออน อิสเซอร์ลิส
ทฤษฎีบทนี้ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งในฟิสิกส์อนุภาคซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อทฤษฎีบทของวิกตามผลงานของวิก (1950) [ 1 ] การประยุกต์ใช้อื่นๆ ได้แก่ การวิเคราะห์ผลตอบแทนของพอร์ตโฟลิโอ[ 2 ]ทฤษฎีสนามควอนตัม[ 3 ]และการสร้างสัญญาณรบกวนสี[ 4 ]
คำแถลง
ถ้าถ้าเป็นเวกเตอร์สุ่ม ปกติหลายตัวแปรที่มีค่าเฉลี่ยเป็นศูนย์แล้วโดยผลรวมนั้นครอบคลุมการจับคู่ทั้งหมดของกล่าวคือ วิธีการแบ่งพาร์ติชันที่แตกต่างกันทั้งหมดเป็นคู่ๆและผลิตภัณฑ์นั้นครอบคลุมคู่ที่อยู่ในนั้น[ 5 ] [ 6 ]
โดยทั่วไปแล้ว ถ้าถ้าเวกเตอร์สุ่มแบบปกติหลายตัวแปรเชิงซ้อน ที่มีค่าเฉลี่ยเป็นศูนย์สูตรนี้ก็ยังคงใช้ได้อยู่
นิพจน์ทางด้านขวามือเรียกอีกอย่างว่าฮาฟเนียนของเมทริกซ์ความแปรปรวนร่วมของ.
กรณีแปลกประหลาด
ถ้าแปลกจัง ไม่มีการจับคู่ใดๆ เลยภายใต้สมมติฐานนี้ ทฤษฎีบทของอิสเซอร์ลิสบ่งชี้ว่า สิ่งนี้ยังเป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่ามีการกระจายตัวแบบเดียวกันกับซึ่งหมายความว่า.
แม้แต่กรณีนั้นก็ตาม
ในบทความต้นฉบับของเขา[ 7 ] Leon Isserlisพิสูจน์ทฤษฎีบทนี้โดยการเหนี่ยวนำทางคณิตศาสตร์ โดยวาง สูตรทั่วไปสำหรับ ช่วงเวลาลำดับ[ 8 ]ซึ่งปรากฏให้เห็น
ถ้าแม้แต่การมีอยู่ก็ยังมีอยู่(ดู การทดลอง แฟกทอเรียลคู่ ) การแบ่งคู่ของ: ผลลัพธ์ที่ได้พจน์ในผลรวม ตัวอย่างเช่น สำหรับลำดับช่วงเวลา (เช่นตัวแปรสุ่ม) มีสามพจน์ สำหรับ-ช่วงเวลาสั่งซื้อมีอยู่เงื่อนไข และสำหรับ-ช่วงเวลาสั่งซื้อมีอยู่เงื่อนไข
ตัวอย่าง
เราสามารถประเมินฟังก์ชันลักษณะเฉพาะของฟังก์ชันเกาส์เซียนได้โดยใช้ทฤษฎีบทของอิสเซอร์ลิส:
การพิสูจน์
เนื่องจากทั้งสองข้างของสูตรเป็นตัวแปรเชิงเส้นหลายตัวในถ้าเราสามารถพิสูจน์กรณีที่เป็นจริงได้ เราก็จะได้รับกรณีที่ซับซ้อนมาโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายใดๆ
อนุญาตให้ เป็นเมทริกซ์ความแปรปรวนร่วม เพื่อให้เรามีเวกเตอร์สุ่มปกติหลายตัวแปรที่ มีค่าเฉลี่ยเป็นศูนย์เนื่องจากทั้งสองข้างของสูตรมีความต่อเนื่องเมื่อเทียบกับเพียงพอที่จะพิสูจน์กรณีดังกล่าวได้เมื่อสามารถผกผันได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หมายความว่า ถ้าบางส่วนของเหมือนกันทุกประการ เช่นในจากนั้นจะลดลงเหลือกรณีที่ตัวแปรทั้งหมดเป็นอิสระเชิงเส้น ดังเช่นใน.
โดยใช้การแยกตัวประกอบกำลังสองเราได้รับ
หาอนุพันธ์ภายใต้เครื่องหมายอินทิกรัลด้วยเพื่อให้ได้มากล่าวคือ เราเพียงแค่ต้องหาค่าสัมประสิทธิ์ของพจน์นั้นในการขยายเทย์เลอร์ของเนื่องจากปริมาณเป็นเลขคู่, ถ้าแปลกนะ นี่คือศูนย์ ดังนั้นปล่อยให้จากนั้นเราก็แค่ต้องหาค่าสัมประสิทธิ์ของพจน์นั้นในพหุนาม.
ในเชิงการจัดเรียง แต่ละคู่ของสอดคล้องกับวิธีการที่จะได้รับโดยการเลือกหนึ่งจากแต่ละวงเล็บสำหรับแต่ละรายการมีอยู่วิธีการเลือกในลักษณะนี้ โดยการตัดทิ้งภาคเรียน.
การสรุปโดยทั่วไป
การอินทิเกรตแบบเกาส์เซียนโดยส่วน
สูตรความน่าจะเป็นของ Wick ในรูปแบบที่เทียบเท่ากันคือการอินทิเกรตแบบเกาส์เซียนโดยส่วนถ้าถ้าเป็นเวกเตอร์สุ่ม ปกติหลายตัวแปรที่มีค่าเฉลี่ยเป็นศูนย์แล้ว
นี่เป็นการสรุปทั่วไปของทฤษฎีบทของสไตน์
สูตรความน่าจะเป็นของวิกสามารถกู้คืนได้โดยการอุปมาน โดยพิจารณาจากฟังก์ชันกำหนดโดยในบรรดาสิ่งอื่นๆ การกำหนดสูตรนี้มีความสำคัญในทฤษฎีสนามคอนฟอร์มอลของ Liouvilleเพื่อให้ได้ เอกลักษณ์ คอน ฟอร์มอล ของ Ward สมการBPZ [ 9 ]และเพื่อพิสูจน์สูตรFyodorov-Bouchaud [ 10 ]
ตัวแปรสุ่มที่ไม่เป็นแบบเกาส์เซียน
สำหรับตัวแปรสุ่มที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียนสูตร โมเมนต์คัม มูแลนต์[ 11 ]แทนที่สูตรความน่าจะเป็นของวิก ถ้าถ้า เป็นเวกเตอร์ของตัวแปรสุ่มแล้วโดยผลรวมนั้นครอบคลุมทุกพาร์ติชันของผลิตภัณฑ์อยู่เหนือบล็อกของและคือค่าสะสมร่วมของ.
การกระจายอย่างสม่ำเสมอบนทรงกลมหน่วย
พิจารณากระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทรงกลมหน่วยดังนั้นเกือบจะแน่นอนในสถานการณ์นี้ ข้อต่อไปนี้เป็นจริง
ถ้ามันแปลกนะ
ถ้าเท่ากัน ที่ไหนคือเซตของการจับคู่ทั้งหมดของ,คือเดลต้าโครเนกเกอร์
เนื่องจากมีเทอมเดลต้า เราจะได้บนแนวทแยง: ที่นี่,หมายถึง แฟกทอเรี ยลคู่
ผลลัพธ์เหล่านี้จะถูกอภิปรายในบริบทของเวกเตอร์สุ่มและการแสดงแทนแบบลดทอนไม่ได้ในงานของ Kushkuley (2021) [ 12 ]
ดูเพิ่มเติม
อ่านเพิ่มเติม
- Koopmans, Lambert G. (1974). การวิเคราะห์สเปกตรัมของอนุกรมเวลา . ซานดิเอโก, แคลิฟอร์เนีย: Academic Press . รหัสบรรณานุกรม : 1974sats.book.....K .