中心矩是概率论和统计学中的一个重要概念,它是关于 随机变量 平均值的 概率分布 的特征数。中心矩可以反映概率分布的特征,特别是高阶中心矩,它们仅与分布的形状有关,而不受分布位置的影响,因此比原点矩更为常用。
内容简介
在数学的概率领域中有一类数字特征叫矩。
中心矩:对于正整数k,如果E(X)存在,且 ,则称 为 随机变量 X的k阶中心矩。如X的 方差 是X的二阶中心矩,即 .
设X,Y为 随机变量 ,如果 存在,则称之为X与Y的 阶混合中心矩.
协方差 是X和Y的二阶混合中心矩.
定义
对于一维随机变量X,其k阶中心矩μ_k定义为:
μ_k = E[(X - E[X])^k] = ∫(x - μ)^k f(x) dx
其中μ是随机变量X的 期望值 ,f(x)是X的概率密度函数。中心矩的前几阶具有明确的意义:
- 第0阶中心矩μ_0恒为1。
- 第1阶中心矩μ_1恒为0,因为它是 随机变量 减去其期望值的期望。
- 第2阶中心矩μ_2是随机变量X的 方差 Var(X)。
- 第3阶中心矩μ_3用于定义随机变量X的 偏度 。
- 第4阶中心矩μ_4用于定义随机变量X的 峰度 。
性质
中心矩具有平移不变性,即对于任意的随机变量X和任意 常数 c,有:
μ_n(X + c) = μ_n(X)
中心矩是n次齐次函数,即:
μ_n(cX) = c^n μ_n(X)
只有当n属于{1,2,3},且X和Y为两个互相独立的 随机变量 时,中心矩才具有加法性,即:
μ_n(X + Y) = μ_n(X) + μ_n(Y)
对于n ≥ 4的情况,中心矩不再具有加法性,但累积量κ_n在这种情况下仍保持加法性。累积量是与中心矩类似的 统计量 ,它在所有阶数上都具有加法性。