[[File:P_ID619__Sto_A_3_4.png|right|frame|Rectangular and trapezoidal PDF]]
Gegeben seien hier die drei Zufallsgrößen $x$, $y$ und $z$ durch ihre jeweiligen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen:
Given here are three random variables $x$, $y$ and $z$, mostly by their respective probability density functions:
*Über die Zufallsgröße $x$ ist nichts weiter bekannt: Diese kann sowohl eine diskrete als auch eine kontinuierliche Zufallsgröße sein und eine beliebige WDF $f_x(x)$ besitzen. Der Mittelwert ist allgemein gleich $m_x$.
*Nothing else is known about the random variable $x$: This can be both a discrete or a continuous random variable, and can have any PDF $f_x(x)$ The mean is generally equal $m_x$.
*Die Zufallsgröße $y$ kann nur Werte im Bereich zwischen $1$ bis $3$ mit gleicher Wahrscheinlichkeit annehmen ⇒ Mittelwert $m_y = 2$.
*The continuous random variable $y$ can take values in the range between $1$ to $3$ with equal probability. Mean: $m_y = 2.$
*Die Zufallsgröße $z$ besitzt die folgende charakteristische Funktion:
*The random variable $z$ has the following characteristic function:
:Daneben wird noch der qualitative Verlauf der WDF $f_z(z)$ entsprechend der blauen Skizze als bekannt vorausgesetzt. Zu bestimmen sind die WDF-Parameter $a$, $b$ und $c$ dieser WDF.
:Besides, the qualitative course of the WDF $f_z(z)$ according to the blue sketch is assumed to be known. To be determined are the PDF parameters $a$, $b$, $c$ of this PDF.
''Hinweise:''
*Die Aufgabe gehört zum Kapitel [[Stochastische_Signaltheorie/Erwartungswerte_und_Momente|Erwartungswerte und Momente]].
*Insbesondere wird auf die Seite [[Stochastische_Signaltheorie/Erwartungswerte_und_Momente#Charakteristische_Funktion|Charakteristische Funktion]] Bezug genommen.
*Sollte die Eingabe des Zahlenwertes „0” erforderlich sein, so geben Sie bitte „0.” ein.
*Die charakteristische Funktion einer zwischen $\pm a$ gleichverteilten Zufallsgröße $z lautet:
*This exercise belongs to the chapter [[Theory_of_Stochastic_Signals/Expected_Values_and_Moments|Expected values and moments]].
*Reference is made to the section [[Theory_of_Stochastic_Signals/Expected_Values_and_Moments#Characteristic_function|Charakteristic funcion]] .
*The characteristic function of a between $\pm a$ uniformly distributed random variable $z$ is:
{Bestimmen Sie die Kenngrößen $a$, $b$ und $c$ der WDF $f_z(z)$.
{Determine the characteristic parameters $a$, $b$ and $c$ of the PDF $f_z(z)$.
|type="{}"}
|type="{}"}
$a \ = $ { 1 3% }
$a \ = \ $ { 1 3% }
$b \ = $ { 5 3% }
$b \ = \ $ { 5 3% }
$c \ = $ { 0.167 3% }
$c \ = \ $ { 0.167 3% }
</quiz>
</quiz>
===Musterlösung===
===Solutions===
{{ML-Kopf}}
{{ML-Kopf}}
:<b>1.</b> <i>C<sub>x</sub></i>(<i>Ω</i>) ist nicht die Fouriertransformierte zu <i>f<sub>x</sub></i>(<i>x</i>), sondern die Fourierrücktransformierte:
'''(1)''' Correct are <u>the proposed solutions 2, 3 and 4</u>:
*The last alternative does not always hold: A two-point distributed random variable $x \in \{-1, +3\}$ with probabilities $0.75$ and $0.25$ is zero mean $(m_x = 0)$, but has still a complex characteristic function.
:Auch bei dieser ist der Realteil stets gerade und der Imaginärteil ungerade. Für <i>Ω</i> = 0 gilt:
:Die letzte Alternative trifft nicht immer zu: Eine zweipunktverteilte Zufallsgröße <i>x</i> ∈ {–1; +3} mit den Wahrscheinlichkeiten 0.75 und 0.25 ist zwar mittelwertfrei (<i>m<sub>x</sub></i> = 0), besitzt aber trotzdem eine komplexe charakteristische Funktion. Richtig sind somit <u>die Lösungsvorschläge 2, 3 und 4</u>.
'''(2)''' According to the general definition:
:<b>3.</b> Aus der angegebenen Korrespondenz kann abgelesen werden, dass si(3Ω) auf eine zwischen ±3 gleichverteilte Zufallsgröße zurückgeht und si(2Ω) die Transformierte einer Gleichverteilung zwischen ±2 angibt. In der charakteristischen Funktion sind diese beiden Anteile multiplikativ verknüpft. Damit ist die resultierende WDF <i>f<sub>z</sub></i>(<i>z</i>) die Faltung dieser beiden Rechteckfunktionen:
'''(3)''' From the given correspondence it can be read that ${\rm si}(3 {\it \Omega} )$ is due to an between $\pm 3$ equally distributed random variable and ${\rm si}(2 {\it \Omega} )$ gives the transform of a uniform distribution between $\pm 2$.
[[File:P_ID620__Sto_A_3_4_c_neu.png|center|]]
[[File:P_ID620__Sto_A_3_4_c_neu.png|right|frame|Construction of the trapezoidal PDF]]
:Die drei WDF-Parameter lauten somit:
*In the characteristic function, these two proportions are multiplicatively linked.
Given here are three random variables $x$, $y$ and $z$, mostly by their respective probability density functions:
Nothing else is known about the random variable $x$: This can be both a discrete or a continuous random variable, and can have any PDF $f_x(x)$ The mean is generally equal $m_x$.
The continuous random variable $y$ can take values in the range between $1$ to $3$ with equal probability. Mean: $m_y = 2.$
The random variable $z$ has the following characteristic function:
Besides, the qualitative course of the WDF $f_z(z)$ according to the blue sketch is assumed to be known. To be determined are the PDF parameters $a$, $b$, $c$ of this PDF.
The last alternative does not always hold: A two-point distributed random variable $x \in \{-1, +3\}$ with probabilities $0.75$ and $0.25$ is zero mean $(m_x = 0)$, but has still a complex characteristic function.
(3) From the given correspondence it can be read that ${\rm si}(3 {\it \Omega} )$ is due to an between $\pm 3$ equally distributed random variable and ${\rm si}(2 {\it \Omega} )$ gives the transform of a uniform distribution between $\pm 2$.
Construction of the trapezoidal PDF
In the characteristic function, these two proportions are multiplicatively linked.
Thus, the resulting PDF $f_z(z)$ is the convolution of these two rectangular functions.