Znaczenie kopuł w badaniach wielowymiarowych funkcji rozkładu jest podsumowane przez następujące twierdzenie, z którego wynika, po pierwsze, że wszystkie wielowymiarowe dystrybuanty zawierają kopuły, a po drugie, że kopuły mogą być stosowane w połączeniu z jednowymiarowymi dystrybuantami do tworzenia wielowymiarowych funkcji rozkładu.
Twierdzenie 3.2 (Sklar) [8]
Niech F będzie dystrybuantą łączną z dystrybuantami brzegowymi Fy, F2,.... Fd. Istnieje kopula C : [0, l]d —* [0,1] taka, że dla każdego x\,x%, ■■■,xd e® = [—00,00],
F(xi,X2,...,Xd) = C(Fi{xi), F2(x2),Fd(xd)). (3.1)
Jeśli dystrybuanty brzegowe są ciągle, to kopula C jest dana jednoznacznie. W przeciwnym przypadku, C jest jednoznacznie określona na ran Fj x ran F2 x • • • x ran Fd, gdzie ran F* = Fj(lR) oznacza zbiór wartości funkcji Fj. Odwrotnie, jeśli C jest kopułą i Fi,..., Fd są jednowymiarowymi dystrybuantami, to funkcja F zdefiniowana wzorem (3.1) jest dystrybuantą łączną z dystrybuantami brzegowymi Fy,..., Fd.
Udowodnione zostaną istnienie oraz jednoznaczność kopuły w przypadku, gdy Fi,..., Fd są ciągle oraz twierdzenie odwrotne (pełny dowód dla przypadku dwuwymiarowego można znaleźć w [9]).
Niech x\, ...,Xd € R. Niech X ma dystrybuantę F. Wtedy
F(xi, ...,xd) = P(X1 < X\,..., Xd < xd) = P(F1(X1) < Fi(Xi),..., Fd(Xd) < Fd(xd)).
Jeśli Fj, ...,Fd są ciągłe, to z Uwagi A.9 oraz Definicji 3.1 mamy
jest funkcją kopuły i oznaczamy ją przez C.
Jeśli obliczymy (3.1) dla argumentów Xi = F‘-(tti), 0 < ui < 1, i = 1 ,...,d oraz skorzystamy z własności (4) Twierdzenia A.6, to otrzymamy
C(ui,..., ud) = F(FrK),..., F^M), (3.2)
co daje dokładną postać C w zależności od F i jej rozkładów brzegowych, co pokazuje jednoznaczność.
Aby udowodnić twierdzenie odwrotne, załóżmy, że C jest kopułą oraz Fy,.... Fd są jednowymiarowymi dystrybuantami. Skonstruujemy wektor losowy o rozkładzie zadanym wzorem (3.1), poprzez wzięcie wektora losowego U z dystrybuantą C. Niech
20