18-鞅与一致可积性


  • 今天增设答疑时间:下午 1 点至 3 点。

回顾

设 是一个鞅。

  • 若 在 中有界,则

几乎必然成立

  • 若对某个 , 在 中有界,则

几乎必然且在中成立

今天的目标

  • 在 中是否也收敛?
  • 一致可积;
  • 一致可积鞅的可选停止定理;
  • 反向鞅。

一致可积

定义

若随机变量族 满足

则称该随机变量族是一致可积的,简称 UI。

  1. 一致可积的随机变量族在 中有界,但反之不成立。
  2. 若某个随机变量族对某个 在 中有界,则它一致可积。

定理

若

则随机变量族

是的子代数

是一致可积的。

收敛

随机变量族 一致可积,是指

定理

设 是一个鞅。下列陈述等价:

  1. 一致可积;
  2. 几乎必然且在 中收敛到 ;
  3. 存在 ,使得对所有 ,

几乎处处成立

引理

设 、,且

几乎必然成立

那么

于一致可积

收敛

  • 若 是一致可积鞅,则

几乎必然且在中成立

此外,

几乎处处成立

  • 若 是一致可积上鞅,则

几乎必然且在中成立

并且

几乎处处成立

  • 若 是一致可积下鞅,则

几乎必然且在中成立

并且

几乎处处成立

例子

设 是均值为 的非负独立随机变量。令

  1. 是一个非负鞅。
  2. 几乎必然收敛到某个极限 。

问题

是否有

答案

令

  1. 若

则 在 中收敛,并且

  1. 若

则

几乎必然成立

可选停止定理

定理

设 是一个鞅。若 是有界停时,则

几乎处处成立

特别地,

定理

设 是一个一致可积鞅。若 是停时,则

几乎处处成立

特别地,

当停时可以取无穷大时,约定

总结

设 是一个鞅。

  • 若 在 中有界,则

几乎必然成立

  • 若对某个 , 在 中有界,则

几乎必然且在中成立

  • 若 一致可积,则

几乎必然且在中成立

再设 是一个一致可积鞅。

  • 对任意停时 ,都有

几乎处处成立

  • 特别地,

应用

定理(Kolmogorov 0–1 律)

设 独立同分布。令

则 是平凡的;也就是说,对每个

都有

反向鞅

定义

  • 是概率空间;
  • 一个由 编号的滤过满足

  • 若过程 适应于该滤过,,并且对所有 ,

几乎处处成立

则称 为一个反向鞅。

推论

  • 对所有 ,

  • 过程 自动一致可积。

定理

设 是一个正向鞅, 是相应滤过。

  • 若对某个 , 在 中有界,则

几乎必然且在中成立几乎处处成立

  • 若 一致可积,则

几乎必然且在中成立几乎处处成立

定理

设 是一个反向鞅, 是相应滤过。回顾

若 ,其中 ,则

几乎必然且在中成立

并且

几乎处处成立

其中

应用

定理(强大数定律)

设 是属于 的独立同分布随机变量序列,并令

定义

几乎必然且在中成立

注:源 PDF 已将 定义为样本平均,却又在结论中写成 。译文保留原式;按通常的强大数定律,预期结论应为 。

2015 年春季


文章作者: Gustavo
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