確率変数どうしの商は確率変数

確率変数どうしの商が定義可能であるならば、それもまた確率変数になります。また、拡大実数値確率変数どうしの商が定義可能である場合には、それもまた拡大実数値確率変数になります。

確率変数どうしの商は確率変数

可測空間\(\left( \Omega ,\mathcal{F}\right) \)に加えて確率変数\begin{equation*}X:\Omega \rightarrow \mathbb{R} \end{equation*}が与えられているものとします。以下の条件\begin{equation*}
\forall \omega \in \Omega :X\left( \omega \right) \not=0
\end{equation*}が成り立つ場合には、それぞれの標本点\(\omega \in \Omega \)に対して、以下の実数\begin{equation*}\left( \frac{1}{X}\right) \left( \omega \right) =\frac{1}{X\left( \omega
\right) }
\end{equation*}を定める新たな写像\begin{equation*}
\frac{1}{X}:\Omega \rightarrow \mathbb{R} \end{equation*}を定義できますが、これもまた確率変数になることが保証されます。

命題(確率変数の逆数は確率変数)
可測空間\(\left( \Omega ,\mathcal{F}\right) \)に加えて確率変数\(X:\Omega\rightarrow \mathbb{R} \)が与えられているものとする。ただし、\begin{equation*}\forall \omega \in \Omega :X\left( \omega \right) \not=0
\end{equation*}が成り立つものとする。写像\(\frac{1}{X}:\Omega \rightarrow \mathbb{R} \)を定義する。すると、\(\frac{1}{X}\)もまた確率変数になる。
証明

会員専用コンテンツです
【ログイン】【会員登録】

可測空間\(\left( \Omega ,\mathcal{F}\right) \)に加えて2つの確率変数\begin{eqnarray*}X &:&\Omega \rightarrow \mathbb{R} \\
Y &:&\Omega \rightarrow \mathbb{R} \end{eqnarray*}が与えられているものとします。ただし、以下の条件\begin{equation*}
\forall \omega \in \Omega :Y\left( \omega \right) \not=0
\end{equation*}が成り立つものとします。すると、それぞれの標本点\(\omega \in \Omega \)に対して、以下の実数\begin{equation*}\left( \frac{X}{Y}\right) \left( \omega \right) =\frac{X\left( \omega
\right) }{Y\left( \omega \right) }
\end{equation*}を定める新たな写像\begin{equation*}
\frac{X}{Y}:\Omega \rightarrow \mathbb{R} \end{equation*}を定義できますが、これもまた確率変数になることが保証されます。

命題(確率変数どうしの商は確率変数)
可測空間\(\left( \Omega ,\mathcal{F}\right) \)に加えて2つの確率変数\(X,Y:\Omega \rightarrow \mathbb{R} \)が与えられているものとする。ただし、\begin{equation*}\forall \omega \in \Omega :Y\left( \omega \right) \not=0
\end{equation*}が成り立つものとする。写像\(\frac{X}{Y}:\Omega \rightarrow \mathbb{R} \)を定義する。すると、\(\frac{X}{Y}\)もまた確率変数になる。
証明

会員専用コンテンツです
【ログイン】【会員登録】

 

拡大実数値確率変数どうしの商は拡大実数値確率変数

可測空間\(\left( \Omega ,\mathcal{F}\right) \)に加えて拡大実数値確率変数\begin{equation*}X:\Omega \rightarrow \overline{\mathbb{R} }
\end{equation*}が与えられているものとします。ただし、以下の条件\begin{equation*}
\forall \omega \in \Omega :X\left( \omega \right) \not=0
\end{equation*}が成り立つものとします。すると、それぞれの標本点\(\omega \in \Omega \)に対して、以下の拡大実数値\begin{equation*}\left( \frac{1}{X}\right) \left( \omega \right) =\frac{1}{X\left( \omega
\right) }
\end{equation*}を定める新たな写像\begin{equation*}
\frac{1}{X}:\Omega \rightarrow \overline{\mathbb{R} }
\end{equation*}を定義できますが、これもまた拡大実数値関数になることが保証されます。

命題(拡大実数値確率変数の逆数は確率変数)
可測空間\(\left( \Omega ,\mathcal{F}\right) \)に加えて拡大実数値確率変数\(X:\Omega \rightarrow \overline{\mathbb{R} }\)が与えられているものとする。ただし、\begin{equation*}\forall \omega \in \Omega :X\left( \omega \right) \not=0
\end{equation*}が成り立つものとする。写像\(\frac{1}{X}:\Omega \rightarrow \overline{\mathbb{R} }\)を定義する。すると、\(\frac{1}{X}\)もまた拡大実数値確率変数になる。
証明

会員専用コンテンツです
【ログイン】【会員登録】

可測空間\(\left( \Omega ,\mathcal{F}\right) \)に加えて2つの拡大実数値確率変数\begin{eqnarray*}X &:&\Omega \rightarrow \overline{\mathbb{R} } \\
Y &:&\Omega \rightarrow \overline{\mathbb{R} }
\end{eqnarray*}が与えられているものとします。以下の条件\begin{equation*}
\forall \omega \in \Omega :\frac{X\left( \omega \right) }{Y\left( \omega
\right) }\in \overline{\mathbb{R} }
\end{equation*}が成り立つ場合には、それぞれの標本点\(\omega \in \Omega \)に対して、以下の拡大実数値\begin{equation*}\left( \frac{X}{Y}\right) \left( \omega \right) =\frac{X\left( \omega
\right) }{Y\left( \omega \right) }
\end{equation*}を定める新たな写像\begin{equation*}
\frac{X}{Y}:\Omega \rightarrow \overline{\mathbb{R} }
\end{equation*}を定義できますが、これもまた拡大実数値確率変数になることが保証されます。

命題(拡大実数値確率変数どうしの商は拡大実数値確率変数)
可測空間\(\left( \Omega ,\mathcal{F}\right) \)に加えて2つの拡大実数値確率変数\(X,Y:\Omega \rightarrow \overline{\mathbb{R} }\)が与えられているものとする。ただし、以下の条件\begin{equation*}\forall \omega \in \Omega :\frac{X\left( \omega \right) }{Y\left( \omega
\right) }\in \overline{\mathbb{R} }
\end{equation*}が成り立つものとする。写像\(\frac{X}{Y}:\Omega \rightarrow \overline{\mathbb{R} }\)を定義する。すると、\(\frac{X}{Y}\)もまた拡大実数値確率変数になる。
証明

会員専用コンテンツです
【ログイン】【会員登録】

先の命題では2つの拡大実数値確率変数\(X,Y:\Omega\rightarrow \overline{\mathbb{R} }\)が以下の条件\begin{equation*}\forall \omega \in \Omega :\frac{X\left( \omega \right) }{Y\left( \omega
\right) }\in \overline{\mathbb{R} }
\end{equation*}を満たす状況を想定しています。この条件が成り立たない場合、すなわち、\begin{equation*}
\exists \omega \in \Omega :\frac{X\left( \omega \right) }{Y\left( \omega
\right) }\not\in \overline{\mathbb{R} }
\end{equation*}が成り立つ場合には、そもそも写像\(\frac{X}{Y}:\Omega\rightarrow \overline{\mathbb{R} }\)が定義不可能であるため、\(\frac{X}{Y}\)が拡大実数値確率変数であるか検討することさえできません。具体例を挙げると、何らかの標本点\(\omega \in \Omega \)のもとで、\begin{equation*}Y\left( \omega \right) =0
\end{equation*}が成り立つ場合には、\begin{equation*}
\frac{X\left( \omega \right) }{Y\left( \omega \right) }=\frac{X\left( \omega
\right) }{0}
\end{equation*}となってしまいます。拡大実数をゼロで割ることはできません。また、何らかの標本点\(\omega \in \Omega \)のもとで、\begin{eqnarray*}X\left( \omega \right) &=&+\infty \\
Y\left( \omega \right) &=&+\infty
\end{eqnarray*}が成り立つ場合、これらの積\begin{equation*}
\frac{X\left( \omega \right) }{Y\left( \omega \right) }=\frac{+\infty }{+\infty }
\end{equation*}は不定形になってしまいます。いずれにせよ、このような場合、写像\(\frac{X}{Y}:\Omega \rightarrow \overline{\mathbb{R} }\)を定義できず、したがって\(\frac{X}{Y}\)は拡大実数値確率変数ではありません。

 

演習問題

問題(確率変数どうしの商)
可測空間\(\left( \Omega ,\mathcal{F}\right) \)に加えて2つの確率変数\(X,Y:\Omega \rightarrow \mathbb{R} \)が与えられているものとします。ただし、\begin{equation*}\forall \omega \in \Omega :Y\left( \omega \right) \not=1
\end{equation*}です。それぞれの\(\omega \in\Omega \)に対して、\begin{equation*}\frac{X+1}{Y-1}\left( \omega \right) =\frac{X\left( \omega \right) +1}{Y\left( \omega \right) -1}
\end{equation*}を定める写像\begin{equation*}
\frac{X+1}{Y-1}:\Omega \rightarrow \mathbb{R} \end{equation*}を定義します。この写像もまた確率変数でしょうか。議論してください。

解答を見る

会員専用コンテンツです
【ログイン】【会員登録】

問題(確率変数どうしの商)
可測空間\(\left( \Omega ,\mathcal{F}\right) \)に加えて2つの確率変数\(X,Y:\Omega \rightarrow \mathbb{R} \)が与えられているものとします。ただし、\begin{equation*}\forall \omega \in \Omega :X\left( \omega \right) \not=0
\end{equation*}です。それぞれの\(\omega \in\Omega \)に対して、\begin{equation*}\left( \frac{\sin \left( X\right) \cos \left( Y\right) }{X}\right) \left(
\omega \right) =\frac{\sin \left( X\left( \omega \right) \right) \cos \left(
Y\left( \omega \right) \right) }{X\left( \omega \right) }
\end{equation*}を定める写像\begin{equation*}
\frac{\sin \left( X\right) \cos \left( Y\right) }{X}:\Omega \rightarrow \mathbb{R} \end{equation*}を定義します。この写像もまた確率変数でしょうか。議論してください。

解答を見る

会員専用コンテンツです
【ログイン】【会員登録】

この教材についての議論

この教材について質問したり、他の学習者と議論したりするには会員登録とログインが必要です。

  • 会員はコメントを投稿できます
  • 他のユーザーへの返信も可能です
  • 過去の議論を検索・閲覧できます
  • 投稿内容は後から編集できます

WIISでは、年齢・性別・学歴・職業・社会的立場などにかかわらず、すべてのユーザーが「学ぶ人」として対等であると考えています。

ここは知識を競う場所ではなく、互いの考えを尊重しながら理解を深めていくための場です。質問や意見の表明はもちろん、分からないことを率直に尋ねることも歓迎します。

建設的で安心できる学習環境を維持するため、投稿の前にガイドラインをご確認ください。

誤字脱字、リンク切れ、内容の誤りを発見した場合には以下のフォームからご連絡をお願い致します。

AIに質問
wiis専属チューター ×
本日の利用回数を確認中...
こんにちは!この教材の専属チューターです。数式の証明や概念の解説など、何でも聞いてください。

💡 教材のテキストや数式をドラッグ選択すると、自動的に下の入力欄に数式付きで引用されます!

このページの目次

MEMBERSHIP

学びを、次の深さへ。

WIISの有料会員に登録すると、
会員限定コンテンツへのアクセス、
PDF教材のダウンロード、
AI Tutorの利用、フォーラムへの参加など、
さまざまな会員特典をご利用いただけます。

会員限定コンテンツ

学習をさらに深めるための限定コンテンツを提供しています。

PDF教材

教材をPDFとしてダウンロードして利用できます。

AI Tutor

理解を深めるための学習支援AIを利用できます。

コミュニティ機能

学習者同士で交流し、議論や研究に参加できます。

最近閲覧したページ