Cosa c'è di sbagliato nella mia prova della Legge della varianza totale?


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Secondo la legge della varianza totale,

Var⁡(X)=E⁡(Var⁡(X∣Y))+Var⁡(E⁡(X∣Y))

Quando provo a provarlo, scrivo

Var⁡(X)=E⁡(X−E⁡X)2=E⁡{E⁡[(X−E⁡X)2∣Y]}=E⁡(Var⁡(X∣Y))

Che cosa c'è che non va?

Risposte:


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La terza riga è sbagliata, perché non hai E[X|Y]nella seconda riga. Ad esempio, seY è Bernoulli (1/2) e X è 1 se Y è 1 e -1 se Y è 0, quindi E[(X-E[X|Y])2|Y]=0 (questo è quello che vuoi) perché Y è totalmente informativo di X, ma ciò che hai ti darà E[(X-E[X])2|Y]=E[(X-0)2|Y]=E[X2|Y]=1≠0.

Non mentirò, mi hai fatto mettere in discussione me stesso e ho dovuto fissarlo un po 'prima che mi colpisse, anche se ho dovuto dimostrare LOTV a me stesso un miliardo di volte: P


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La transizione dalla seconda alla terza riga non segue. DaE(X)≠E(X|Y) hai:

E[(X-E(X))2|Y]≠E[(X-E(X|Y))2|Y]=E[V(X|Y)].

Nel caso speciale in cui E(X)=E(X|Y=y) per tutti y∈R il tuo lavoro e il tuo risultato sarebbero validi, e sarebbe un caso speciale del risultato più generale.


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Var⁡(X)=E⁡(X-E⁡X)2=E⁡(E⁡[(X-E⁡X)2|Y])≠E⁡(E⁡[(X-E⁡(X|Y))2]|Y)=E⁡(Var⁡(X|Y))

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