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¿ISN ' verdadero de #% t %#%?

Que $X$ ser una centrado variable aleatoria tal que $\mathrm{support}(X)\subseteq[-B,B]$, $B>0$, con % de densidad discreta o continua $f$.

Ahora, considere un evento $\xi={X\in [-b,b]}$, $b\in[0,B)$, $\mathbb{P}(\xi)\in(0,1)$. Entonces tenemos $$\mathbb{E}[X^2|\xi]=\frac{1}{\mathbb{P}(\xi)}\int x^2\mathbb{1}_{[-b,b]}(x)f(x)\ \mathrm{d} x\leq \frac{1}{\mathbb{P}(\xi)}\int x^2f(x)\ \mathrm{d} x= \frac{1}{\mathbb{P}(\xi)}\mathbb{E}[X^2].$ $ (donde la integral se significa en el sentido Lebesgue o Dirac).

Sin embargo, intuitivamente, en este entorno esperaría $\mathbb{E}[X^2|\xi]\leq \mathbb{E}[X^2]$.

Así que mis preguntas son: Si el último resultado es verdadero, ¿cómo puede ser probó? ¿Si es incorrecto, puede proporcionar un contraejemplo?

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eugene y Puntos 705

Sí, esto es cierto, y se sigue de una variante de la FKG la desigualdad. Sin embargo, parece más sencilla para dar un auto-contenido de la prueba.

La prueba de la desigualdad. Deje $\mu$ ser la ley de la $X$. La desigualdad a la que desea demostrar que es equivalente a \begin{equation} \int_{\mathbb R}x^2\ \mathbf{1}[-b,b]\ d\mu\leq \int_{\mathbb R}\mathbf{1}[-b,b]\ d\mu \int_{\mathbb R}x^2\ d\mu.\qquad (\star) \end{equation} Considere la integral $$ I=\int_{\mathbb R} \int_{\mathbb R} \bigl(x^2-y^2\bigr)\bigl(\mathbf{1}[-b,b](x)-\mathbf{1}[-b,b](y)\bigr)\ d\mu(x)\ d\mu(y). $$ Pretendemos que $I\leq 0$. De hecho, el integrando es siempre menor o igual a $0$. Esto es porque si $|x|> |y|$, el primer factor es positiva y el segundo factor es $0$ o $-1$, y si $|x|<|y|$, el primer factor es negativo, mientras que el segundo es $0$ o $1$. Por lo tanto el integrando es en la mayoría de las $0$, lo $I\leq 0$.

Por otro lado, pretendemos que

$$I=2\cdot\text{LHS of }(\star)-2\cdot\text{RHS of }(\star).$$ De hecho, esto sigue expandiendo fuera de $I$ y utilizando el hecho de que $\mu$ es una medida de probabilidad. \begin{align*} I&=\int_{\mathbb R}\int_{\mathbb R} x^2\mathbf{1}[-b,b](x)\ d\mu(x)\ d\mu(y)+\int_{\mathbb R}\int_{\mathbb R} y^2\mathbf{1}[-b,b](y)\ d\mu(x)\ d\mu(y)\\ &\quad -\int_{\mathbb R}\int_{\mathbb R} x^2\mathbf{1}[-b,b](y)\ d\mu(x)\ d\mu(y)-\int_{\mathbb R}\int_{\mathbb R} y^2\mathbf{1}[-b,b](x)\ d\mu(x)\ d\mu(y)\\ &=2\int_{\mathbb R} x^2\mathbf{1}[-b,b]\ d\mu-2\int_{\mathbb R}\mathbf{1}[-b,b]\ d\mu \int_{\mathbb R}x^2\ d\mu. \end{align*} Así, la desigualdad sigue desde $I\leq 0$.

Nota. El resultado y su prueba directamente generalizar al caso en el $x^2$ es reemplazado por cualquier función que es no decreciente en $[0,\infty)$ (y es integrable en intervalos acotados).

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