强大数定律
数学术语
第一条强大数定律(strong law of large numbers)是由波莱尔在1909年对伯努利试验场合验证的,给出了几乎处处收敛的随机变量列的性质。强大数定律主要包括波莱尔强大数定律、柯尔莫哥洛夫强大数定律等。 强大数定律首先由法国数学家Borel对于伯努利随机变量的特殊情况进行证明,一般情形下的强大数定律的证明由俄国数学家柯尔莫哥洛夫(A.N.Kolmogorov)给出。
基本介绍
强大数定律可能是概率论中最广为人知的结果,它表明了独立同分布的随机变量序列的均值以概率1收敛到分布的均值
定理1 [强大数定律] 设 为一独立同分布的随机变量序列,其公共均值 有限.则下式以概率1成立:
即强大数定律可以表达为下式:
作为强大数定律的一个应用,设有一独立重复试验序列,令E为某一事件.P(E)为事件E发生的概率,又令
根据强大数定律,以概率1有
因为 表示在前n次试验中事件E发生的次数,因此方程(1)说明事件E在前n次试验中发生的频率以概率1收敛到它的概率P(E)(关于定理的证明请参考相应书籍)。
可用图1来说明强大数定律。图1显示了从一个[0,1]值域内的均匀分布分别提取1,2,3,…,500个可随机变量值,计算得到的样本均值。该随机分布的期望值是0.5,随着样本数的增加,样本均值收敛于期望值。
弱大数定律和强大数定律的区别
弱大数定律表明对于足够大的值n*,随机变量 的值靠近 ,但它不能保证对于所有的 , 仍停留在 附近,因此, 可以无限多次离开0(尽管出现较大偏离的频率不会很高)。而强大数定律能保证这种情况不会发生,特别地,强大数定律表明下式以概率1成立:对任何 ,
只能出现有限次。
几种常见的强大数定律
波莱尔强大数定律
定理2(波莱尔强大数定律) 设 相互独立同分布,且
其中 ,则 服从强大数定律。
在此定理中,若令 表示贝努利试验中与第k次试验相联系的随机变量、则定理说明, 成立的概率为1。也就是说( )这一事件的概率为0(当然还不能说 必然趋于p),从而我们进一步得到了频率“稳定于”概率这一事实,它比贝努利大数定律有更强的结果。
柯尔莫哥洛夫定理
定理3(柯尔莫哥洛夫判别法)设 为一相互独立的随机变量序列,若
则服从强大数定律。
定理4(柯尔莫哥洛夫定理) 设 为相互独立同分布的随机序列,若 ,则 服从强大数定律。
定理5 若 ,则必有 。
参考资料
最新修订时间:2024-07-01 21:36
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