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復隨機變量

鎖定
設X,Y是定義在同一個概率空間上的兩個實隨機變量,稱Z=X+iY為一個復隨機變量,其中i2=-1。復隨機變量X+iY本質上是二維隨機變量(X,Y),具有二維隨機變量的一些性質。例如,實二維隨機變量(X1,Y1),(X2,Y2),…,(Xn,Yn)相互獨立,那麼復隨機變量X1+iY1,X2+iY2,…,Xn+iYn也相互獨立。當復隨機變量Z=X+iY的實部X與虛部Y都有有限的數學期望,就定義E[Z]=E[X]+iE[Y]為Z的數學期望,若E[X]、E[Y]至少有一個不存在,就説E[Z]不存在。關於隨機變量數學期望的一些性質,對復隨機變量也成立 [1] 
中文名
復隨機變量
外文名
complex random variable
所屬學科
數學(統計學)
相關概念
複數,隨機變量,數學期望等
釋    義
定義在同一個概率空間上的兩個實隨機變量

復隨機變量基本介紹

一些重要的量往往是複數,如週期信號的傅里葉係數就是複數,因此需要一種記號,以便於處理取值為複數的隨機變量
,即
式中:實部X和虛部Y都是實隨機變量 [2] 

復隨機變量復隨機變量的密度函數

復隨機變量Z的實部X和虛部Y的聯合概率密度,稱為復隨機變量Z的密度函數,即
式中:
為一個實數。

復隨機變量期望值、方差和協方差

若將實隨機變量的期望值、方差和協方差推廣至復隨機變量時,則要求:
(1)當實隨機變量Y=0(或X=0)時,復隨機變量Z的矩應當等於實隨機變量X(或Y)的矩。
(2)必須保持隨機變量的矩的特性(如方差應為非負實數)。

復隨機變量期望值

復隨機變量Z的期望值規定為
當Y=0時,
,符合前述要求。

復隨機變量方差

復隨機變量Z的方差規定為
式中:上標*表示共軛。若Y=0,則
,符合要求。

復隨機變量協方差

兩個復隨機變量
之間的協方差規定為
如果
,則有
,符合要求。
對於隨機復向量XY,可推廣上述定義。其中,協方差矩陣表示成
式中:上標H表示取共軛轉置 [2] 

復隨機變量復隨機變量的相關性

若復隨機變量
的協方差為零,即
則稱復變量
不相關
若復隨機變量
的二階混合矩為零,即
則稱復變量
正交
若復隨機變量
密度函數滿足
則稱復變量
獨立 [2] 
參考資料
  • 1.    莊楚強,何春雄.應用數理統計基礎 第4版:華南理工大學出版社,2013.08
  • 2.    潘仲明.隨機信號與系統:國防工業出版社,2013.08