[[File:P_ID619__Sto_A_3_4.png|right|frame|Rechteck– und Trapez–WDF]]
[[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. Der Mittelwert ist :$$m_y = 2.$$
*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.
Hints:
*This exercise belongs to the chapter [[Theory_of_Stochastic_Signals/Expected_Values_and_Moments|Expected values and moments]].
''Hinweise:''
*Reference is made to the section [[Theory_of_Stochastic_Signals/Expected_Values_and_Moments#Characteristic_function|Charakteristic funcion]] .
*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.
*Die charakteristische Funktion einer zwischen $\pm a$ gleichverteilten Zufallsgröße $z$ lautet:
*The characteristic function of a between $\pm a$ uniformly distributed random variable $z$ is:
*Die letzte Alternative trifft nicht immer zu: Eine zweipunktverteilte Zufallsgröße $x \in \{-1, +3\}$ mit den Wahrscheinlichkeiten $0.75$ und $0.25$ ist zwar mittelwertfrei $(m_x = 0)$, besitzt aber trotzdem eine komplexe charakteristische Funktion.
*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.
'''(2)''' Entsprechend der allgemeinen Definition gilt:
'''(3)''' Aus der angegebenen Korrespondenz kann abgelesen werden, dass ${\rm si}(3 {\it \Omega} )$ auf eine zwischen $\pm 3$ gleichverteilte Zufallsgröße zurückgeht und ${\rm si}(2 {\it \Omega} )$ die Transformierte einer Gleichverteilung zwischen $\pm 2$ angibt.
In der charakteristischen Funktion sind diese beiden Anteile multiplikativ verknüpft. Damit ist die resultierende WDF $f_z(z)$ 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|frame|Konstruktion der Trapez-WDF]]
[[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.