Varianz eines Produktes zweier stochastisch abhängiger Zufallsvariablen

Erste Frage Aufrufe: 292     Aktiv: 28.03.2022 um 15:51

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Hallo zusammen, 

ich würde gerne ein von mir aufgestelltes formal-analytisches Modell lösen. In diesem Modell befinden sich zwei normalverteilte voneinander abhängige Zufallsvariablen (Z_1 und Z_2). Eine dritte Zufallsvariable (der Quotient aus Z_1/Z_2) oder das Produkt aus Z_1 * (1/Z_2) soll ebenfalls im Modell Beachtung finden.

In der Literatur [Breuer, Unternehmerisches Währungsmanagement 2015, S. 330] konnte ich herausfinden, dass der Erwartungswert über
E[Z_1] * E[1/Z_2] + Cov[Z_1,(1/Z_2)] ermittelt werden kann.

In Breuer (2015) ist auch eine Formel für die Berechnung der Varianz zu finden, 
Var[Z_1 * Z_2] =  Var[Z_1] * Var[Z_2] + Var[Z_1] *E²[Z_2] + Var[Z_2] *E²[Z_1] ,diese gilt allerdings nur bei stochastischer Unabhängigkeit (in der von mir aufgestellten Simulation, konnte ich diese Werte auch für Fall der stochastischen Unabhängigkeit nachvollziehen).

Meine Frage wäre jetzt, ist es überhaupt möglich, die Varianz über eine modifizierte Formel für den stochastisch abhängigen Fall zu ermitteln?
Oder würden hier mehrere mathematische Gesetze gebrochen, da z.B. diese neue Verteilung vermutlich nicht mehr normalverteilt sein kann.
gefragt

Promotionsstudent, Punkte: 10

 

Eine Überlegung wäre es, eine Approximation über eine Taylor-Reihenentwicklung durchzuführen. Eine Lösung für die Varianz konnte ich somit auch für den ersten Grad ermitteln: g(Z_1/Z_2) im Punkte E[Z_1] und E[Z_2]
Taylor:= Z_1 / Z_2 + 1/Z_2 * (Z_1- E[Z_1]) - (Z_1 / Z_2^2)*(Z_2- E[Z_2])
Var:= E[Z_1 / Z_2 + 1/Z_2 * (Z_1- E[Z_1]) - (Z_1 / Z_2^2)*(Z_1- E[Z_1]) -E[Z_1 / Z_2 + 1/Z_2 * (Z_1- E[Z_1]) - (Z_1 / Z_2^2)*(Z_1- E[Z_1])]^2]
:= Var(Z_1)/E[Z_2]^2 + E[Z_1]^2*Var[Z_2]/E[Z_2)^4 - 2*E[Z_1]*Cov[Z_1,Z_2]/E[Z_2)^3

Die Entwicklung 2. Grades kann wie folgt aufgestellt werden:
Taylor:= Z_1 / Z_2 + 1/Z_2 * (Z_1- E[Z_1]) - (Z_1 / Z_2^2)*(Z_2- E[Z_2]) + 1/2 *( 0+ 2/Z_2^3 * (Z_2- E[Z_2])^2 -2*1/Z_2^2 * ((Z_1- E[Z_1])*(Z_2- E[Z_2]))

Den Erwartungswert wie folgt geschätzt werden:
E[Z_1/Z_2]:= Z_1/Z_2 + Z_1 * Var[Z_2] /Z_2^3 - Cov(Z_1,Z_2)/Z_2^2

Interessant wäre es jetzt, wie die Varianz ermittelt werden kann.
Var:= E[ Z_1 / Z_2 + 1/Z_2 * (Z_1- E[Z_1]) - (Z_1 / Z_2^2)*(Z_2- E[Z_2]) + 1/2 *( 0+ 2/Z_2^3 * (Z_2- E[Z_2])^2 -2*1/Z_2^2 * ((Z_1- E[Z_1])*(Z_2- E[Z_2])) - E[ Z_1 / Z_2 + 1/Z_2 * (Z_1- E[Z_1]) - (Z_1 / Z_2^2)*(Z_2- E[Z_2]) + 1/2 *( 0+ 2/Z_2^3 * (Z_2- E[Z_2])^2 -2*1/Z_2^2 * ((Z_1- E[Z_1])*(Z_2- E[Z_2]))]^2]
  ─   anonym47639 28.03.2022 um 15:51
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