Ist mein Ansatz richtig (Symmetrieeigenschaft von Stammfunktion ϕ)?

Begründen Sie unter der Zuhilfenahme der Symmetrieeigenschaft von φ (also die Gaußsche Glockenfunktion), das für alle x ∈ IR gilt:

    Φ(-x) = 1 – Φ(x)

Mein Ansatz wäre:

φ ist achsensymmetrisch und lim Φ(x) = 1. Ebenfalls ist Φ(x) punktsymmetrisch zum Punkt (0| 1/2)

Ich habe mich hier aber festgefahren. Kann mir jemand helfen?

LG

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Clemens1973
2 months ago

Es gilt



Das Integral ganz rechts kann man noch umschreiben zu



Die zweitletzte Gleichung folgt aus einer Variablensubstitution u=-x.

Clemens1973
2 months ago
Reply to  IlIIllIl

Ja, natürlich, Du hast recht. Hab’s oben noch korrigiert.

Clemens1973
2 months ago

Die Dichtefunktion phi(x) ist achsensymmetrisch. Die Verteilungsfunktion=Stammfunktion Phi(x) ist aber, wenn man so will, punktsymmetrisch um den Punkt (0,0.5). Es gilt ja Phi(-unendlich)=0, Phi(0)=0.5 und Phi(unendlich)=1, Phi kann also nicht achsensymmetrisch sein.

Clemens1973
2 months ago

OK danke. Hatte versucht noch etwas zu schreiben, aber in Kommentaren ohne Formeln ist es etwas mühsam.

Ich denke, was Du unter “rechte Seite” geschrieben hast, ist auf der ersten Zeile nicht richtig. Mit der Symmetrie wie von eterneladam angebeben kann man argumentieren:

Phi(-x)=Integral von phi von -unendlich bis -x ist gleich Integral von phi von x bis unendlich. Letzteres ist wieder gleich Integral von phi von -unendlich bis unendlich minus das Integral von phi von -unendlich bis x, also 1-Phi(x).

eterneladam
2 months ago

Das Integral von -unendlich bis -x ist wegen der Symmetrie gleich dem Integral von x bis unendlich. Berechne beide Integrale mit Verwendung der Stammfunktion Φ.

eterneladam
2 months ago

Bei der ersten Gleichung unter “rechte Seite” muss rechts 1-Φ(x) hin.

eterneladam
2 months ago

Das ist im Ansatz genau das, was ich gemeint habe. Allerdings hast du dich bei der “rechten Seite” etwas vertan, du hast Φ(x) und 1-Φ(x) vertauscht.

HWSteinberg
2 months ago

φ ist punktsymmetrisch zum Ursprung

Auch nein wie Zwieferl, aber genauer:

die Dichte φ ist y-achsensymmetrisch, φ(x)=φ(-x) (das ist in etwa Deine Zeichnung), und deren Integral, die Verteilungsfunktion Φ, ist punktsymmetrisch zum Punkt (0;1/2).

Ansonsten stimme ich der Antwort von Clemens1973 zu.

KunXz
2 months ago

Die Standard-Normalverteilung besitzt die Dichtefunktion phi(x):



und diese ist eine achsensymmetrische Funktion, d.h.



damit folgt nun für die Verteilungsfunktion Phi(x) mit Hilfe der Substitution y = -u und unter Ausnutzung der Achsensymmetrie



weiterhin gilt



d.h. also:



und damit schlussendlich



beachte hier:

  • Phi(x) ist hier was ich eben gezeigt habe
  • Phi(-x) ist einfach die Definition der Verteilungsfunktion
Zwieferl
2 months ago

φ ist punktsymmetrisch zum Ursprung…

NEIN!!!
Du hast sie ja selbst skizziert, da siehst du ja dass sie nicht punktsymmetrisch zum Ursprung ist

Zwieferl
2 months ago
Reply to  IlIIllIl

“Punktsymmetrisch im Ursprung” bedeutet, der Graph kann im Ursprung um 180° gedreht werden und ist dann deckungsgleich.
Mathematisch formuliert: f(x)=-f(-x) → die Glockenkurve hat keine negativen Funktionswerte!
Mit der Stammfunktion kann ich sie nicht verwechseln, da die Glockenkurve meines Wissens keine Stammfunktion hat, sondern nur numerisch integriert werden kann (Schulwissen! Ich habe “nur” Matura!)