聯合分布、共變異數與相關
獨立的因式分解判準(factorization criterion for independence)
用定義檢驗獨立 —— 逐一測試每一對範圍 —— 在實務上幾乎不可能。因式分解判準給了一條可行的捷徑:只要看聯合 pmf 或 pdf 能否乾淨地拆成一個只與 x 有關的部分乘上一個只與 y 有關的部分。
乾淨版本是:X 與 Y 獨立,若且唯若聯合分布處處分解為邊際的乘積 —— 離散情形 p(x, y) = p_X(x) p_Y(y),連續情形 f(x, y) = f_X(x) f_Y(y)。還有一個方便的較寬鬆形式:X 與 Y 獨立,恰好當聯合密度能寫成某個僅含 x 的函數乘以某個僅含 y 的函數,f(x, y) = g(x) h(y),且這「相同」的分解在一個本身為矩形的區域上成立(支撐集必須是乘積集合)。剩下的兩個常數隨後會自行歸位成正確的邊際。
這條規則伴隨兩個警告。第一,支撐集也必須可分解:若 x 與 y 被它們所在的區域綁在一起 —— 比方 0 < x < y < 1,其中一者的容許範圍取決於另一者 —— 那麼無論公式長什麼樣,它們都相依。第二,因式分解檢驗的是獨立本身,這遠強於共變異數為零;通過此檢驗排除了「所有」種類的相依,而不只是線性那一種。
單位正方形上的 f(x, y) = 4xy 可分解為 (2x)(2y),各為 (0, 1) 上的合法密度,故 X 與 Y 獨立。但三角形 0 < x < y < 1 上的 f(x, y) = 2 無法在矩形上分解 —— 區域本身把它們綁在一起 —— 所以即使公式「2」看起來可分離,X 與 Y 仍相依。
公式與支撐集都必須能分解;非矩形的支撐集意味著相依。
看似可分離的公式並不足夠 —— 支撐集也必須是矩形(乘積集合)。三角形或其他相互耦合的支撐集,不論公式如何,都迫使變數相依。
又称
另见