Теория вероятностей и математическая статистика. Соппа М.С - 37 стр.

UptoLike

Составители: 

75
По теореме 2 имеем ),(
21
ttK
x
= 2.
Теорема 3. Пусть существует производная случайной
функции X(t) в точках t = t
1
и t = t
2
.Тогда
),(
21
ttR
xx
=
1
t
),(
21
ttK
x
, ),(
21
ttR
xx
=
2
t
),(
21
ttK
x
.
По определению взаимной корреляционной функции, с уче-
том теоремы 1 и определения корреляционной функции, имеем
),(
21
ttR
xx
= M[ )(
1
tX
o
)(
2
tX
o
] = M[
1
t
(
)(
1
tX
o
) )(
2
tX
o
] =
=
1
t
M[)(
1
tX
o
)(
2
tX
o
] =
1
t
),(
21
ttK
x
.
Второе равенство в теореме 3 доказывается аналогично.
Интеграл от случайной функции и его характеристики
Интегралом от случайной функция X(t) по отрезку [0, T] на-
зывают следующую величину:
N
lim
=
N
1i
ii
ttX
Δ
)( =
T
dttX
0
)(, где
i
tΔ = T/N, t
i
= i
i
t
Δ
, i = 1, ..., N.
Здесь предполагается, что случайная функция X(t) имеет непре-
рывную траекторию на отрезке [0, T].
Теорема 1. Пусть Y(t) =
t
dssX
0
)( , t > 0.
Тогда m
y
(t) =
t
x
dssm
0
)(
, t > 0.
Доказательство. По определению интеграла
Y(t) =
N
l.i.m.
=
Δ
N
i
ii
ssX
1
)(
, где
i
sΔ
= T/N, s
i
= i
i
s
Δ
, i = 1, ..., N.
76
Тогда, согласно свойствам математического ожидания и оп-
ределению интеграла от неслучайной функции, имеем
M[Y(t)] = M[.l.i.m
N
=
Δ
N
i
ii
ssX
1
)(
] =
N
lim M[
=
Δ
N
i
ii
ssX
1
)(
] =
=
N
lim
=
Δ
N
i
ii
ssXM
1
])([
=
N
lim
=
Δ
N
i
iix
ssm
1
)(
=
t
x
dssm
0
)( .
Теорема 2. Пусть Y(t) =
t
dssX
0
)(, t > 0.
Тогда ),(
21
ttK
y
=
1
0
t
2
0
t
),(
21
ssK
x
ds
1
ds
2
.
Доказательство. По определению корреляционной функции
),(
21
ttK
y
= M[)(
1
tY
o
)(
2
tY
o
]. (16)
Найдем выражение для )(
1
tY
o
)(
2
tY
o
и подставим его в пра-
вую часть равенства (16). Из определения центрированной слу-
чайной функции (см. свойство 4 математического ожидания) и
теоремы 1 имеем
)(tY
o
=
t
dssX
0
)(–M[
t
dssX
0
)(] =
t
dssX
0
)(–
t
x
dssm
0
)( =
t
dssX
0
)(
o
.
Тогда )(
1
tY
o
)(
2
tY
o
=
1
0
11
)(
t
dssX
o
2
0
22
)(
t
dssX
o
.
Полученное выражение подставим в правую часть равенст-
ва (16), с учетом теоремы 1 и определения корреляционной
функции, приходим к соотношениям:
),(
21
ttK
y
= M[
1
0
11
)(
t
dssX
o
2
0
22
)(
t
dssX
o
] =
По теореме 2 имеем K x ′ (t1 , t2 ) = 2.                                                                      Тогда, согласно свойствам математического ожидания и оп-
    Теорема 3. Пусть существует производная случайной                                                     ределению интеграла от неслучайной функции, имеем
                                                                                                                                                  N                                                    N
функции X(t) в точках t = t1 и t = t2.Тогда                                                                    M[Y(t)] = M[ l.i.m .
                                                                                                                                          N →∞
                                                                                                                                                 ∑ X ( si )Δsi ] = lim M[ ∑ X ( si )Δsi ] =N →∞
                                         ∂                                         ∂                                                             i =1                                                  i =1
               Rx ′x (t1 , t 2 ) =           K x (t1 , t 2 ) , Rxx ′ (t1 , t 2 ) =     K x (t1 , t2 ) .                                                                                                       t
                                         ∂t1                                       ∂t2                                        N                                                     N
                                                                                                               = lim
                                                                                                                     N →∞
                                                                                                                          ∑ M [ X (si )Δsi ] =                          lim
                                                                                                                                                                       N →∞
                                                                                                                                                                            ∑ mx ( si )Δsi                 = ∫ mx ( s )ds .
    По определению взаимной корреляционной функции, с уче-                                                                    i =1                                                  i =1                      0
том теоремы 1 и определения корреляционной функции, имеем                                                                                                          t

                                           o         o                 ∂     o         o                       Теорема 2. Пусть Y(t) =                             ∫ X ( s)ds , t > 0.
         Rx ′x (t1 , t 2 ) = M[ X ′(t1 ) X (t 2 ) ] = M[                   ( X (t1 ) ) X (t 2 ) ] =                                                                0
                                                                       ∂t1                                                                       t1       t2


                        =
                                 ∂             o         o
                                     M[ X (t1 ) X (t 2 ) ] =
                                                             ∂
                                                                 K x (t1 , t 2 ) .
                                                                                                               Тогда K y (t1 , t 2 ) =           ∫ ∫                   K x ( s1 , s2 ) ds 1 ds 2 .
                                                                                                                                                 0        0
                                 ∂t1                         ∂t1
                                                                                                               Доказательство. По определению корреляционной функции
       Второе равенство в теореме 3 доказывается аналогично.                                                                                                                    o              o
                                                                                                                                           K y (t1 , t 2 ) = M[ Y (t1 ) Y (t2 ) ].                                            (16)
   Интеграл от случайной функции и его характеристики                                                                                                                  o            o

    Интегралом от случайной функция X(t) по отрезку [0, T] на-                                                 Найдем выражение для Y (t1 ) Y (t2 ) и подставим его в пра-
зывают следующую величину:                                                                                вую часть равенства (16). Из определения центрированной слу-
        N                            T                                                                    чайной функции (см. свойство 4 математического ожидания) и
 lim
N →∞
     ∑ X (ti )Δti                =   ∫ X (t )dt , где Δti         = T/N, ti = i Δti , i = 1, ..., N.      теоремы 1 имеем
        i =1                         0
                                                                                                           o          t                      t                              t                      t                t o
Здесь предполагается, что случайная функция X(t) имеет непре-                                             Y (t ) =    ∫ X ( s)ds –M[ ∫ X ( s)ds ] =                         ∫ X ( s)ds – ∫ mx (s)ds =               ∫ X ( s)ds .
рывную траекторию на отрезке [0, T].                                                                                  0                      0                              0                      0                0

                                                         t                                                                o           o               t1 o                      t2 o

       Теорема 1. Пусть Y(t) =                           ∫ X ( s)ds , t > 0.                                   Тогда Y (t1 ) Y (t2 ) =                ∫ X ( s1 )ds1 ∫ X ( s2 )ds2 .
                                                         0                                                                                            0                             0
                         t                                                                                    Полученное выражение подставим в правую часть равенст-
Тогда my(t) = ∫ m x ( s )ds , t > 0.
                         0
                                                                                                          ва (16), с учетом теоремы 1 и определения корреляционной
       Доказательство. По определению интеграла                                                           функции, приходим к соотношениям:
                                                                                                                                                               t1 o                        t2 o
                             N
   Y(t) = l.i.m. ∑ X ( si ) Δsi , где Δsi = T/N, si = i Δsi , i = 1, ..., N.                                                      K y (t1 , t 2 ) = M[ ∫ X ( s1 )ds1                       ∫ X (s2 )ds2 ] =
                 N →∞                                                                                                                                          0                           0
                             i =1


                                                             75                                                                                                            76