间奏:独立、均值独立与不相关

定义

随机变量 XY相互独立的,如果满足其一:

  1. P(X|Y)=P(X)
  2. P(XY)=P(X)P(Y)
  3. p(x,y)=pX(x)pY(y)

1↔2:P(X|Y)=P(XY)P(Y)=P(X)
2↔3:等式两边对 XY 求导/积分

随机变量 XY线性不相关的,如果满足其一:

  1. ρXY=0
  2. Cov(X,Y)=0

1↔2:二者同号

随机变量 XY均值独立的,如果 E[Y|X]=0

Theorem

相互独立均值独立线性不相关

【相互独立一定线性不相关】

Cov[X,Y]=E(XY)E(X)E(Y)=xyxyfXY(x,y)dxdyxxfX(x)dxyyfY(y)dy=xyxyfX(x)fY(y)dxdyxxfX(x)dxyyfY(y)dy=E(X)E(Y)E(X)E(Y)=0

特别地,如果 (X,Y)N,则独立↔不相关。

【均值独立一定线性不相关】

Cov[X,Y]=E[(XE[X])(YE[Y])]=E{E[(XE[X])(YE[Y])]X}=E{(XE[X])E[YE[Y]X]}=E{(XE[X])[E(YX)E(YX)]}=0

联系 Linear CEF Model 中的 E[eX]=0Linear Projection Model 中的 Cov(Xj,ep)=0 可以发现前者是比后者更强的假设。

【相互独立一定均值独立】

E[Y|X]E[Y]=yyp(x,y)pX(x,y)dyyypY(x,y)dy=yypY(x,y)dyyypY(x,y)dy=0