弱大數定律和強大數定律


設X1,X2,……Xn是i.i.d.隨機變量,Yn=(X1+...+Xn)/n。若將X1,X2……Xn看做是隨機變量X的n次采樣,那么Yn是X的采樣平均。E[Yn]=E[X],Var(Yn)=Var(Xn)/n。

從圖形(圖……)中可以直觀看出,n越大,Yn分布曲線就越陡峭,E[Yn]在概率上就越能接近於mx。然而,無論n如何大,總存在着這樣的可能性,使得Yn落在設定的精度之外。

[……待續]

 

弱大數定律和強大數定律有相同的條件,區別在於結論。弱大數說依概率收斂,強大數說以概率1收斂(或者說幾乎處處收斂)。

依概率收斂的意思是,任意指定一個正數ε,無論n取多大,Xbar與μ的差大於ε的可能次數是無限的,但只要n足夠大(比如滿足切比雪夫不等式),差大於ε的次數占比趨於0。

[

1. 看弱大數定律的定義式和證明;

2. 注意區分弱大數定律定義式中的ε(ε1)和極限定義中用的ε(ε2),這是兩個不同的ε;

3. 用極限的定義去理解弱大數定律的定義式(對任意小的正數ε2, 總能找到一個數N,使得當n>N時,弱大數定律定義式的P<ε2)。

4. 從3中可看出,P永不能取得0,而只能在極限的概念上趨近於0。也就是上面說的,

    a)無論n如何大,總存在着這樣的可能性,使得Yn落在設定的精度之外;

    b)Xbar與μ的差大於ε的可能次數是無限的,但占比趨於0。

]

 

以概率1收斂的意思是說只要n足夠大,任意指定一個正數ε,總能找到一個N,使n>N時,Xbar與μ的差大於ε的次數是有限的。

 

大數定律要求期望有限,否則大數定律不成立。

仍然以拋硬幣作為例子。

你拋了N次硬幣,總可以在數學上計算出各種可能情況的概率。如果N較小,或許可以觀察到全正面或全反面的情況;當N是一個大數,全正面或全反面的概率雖不能完全排除,但會迅速縮小。以大數定律的口吻來說,給定一個數ε1>0,總存在一個拋硬幣次數N, 當實驗次數大於N時,|出現正面頻率-1/2|>ε1的概率小於一個指定的數ε2(弱),或|出現正面頻率-1/2|>ε1只出現有限次(強)。[?]


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