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Casi seguro convergencia de una secuencia de gaussianos con varianza que desaparece

Deje $(X_n)_{n\geq 1} $ una secuencia de variables aleatorias independientes. Suponemos que $X_n \sim \mathcal{N}(0,\sigma_n^2)$ y $(\sigma_n)_{n\geq 1}$ es una fuga de la secuencia de números positivos. Deje $\delta_0$ ser de Dirac de la ley con la misa a las $0$. El uso de Lévy continuidad teorema, es fácil ver que $(X_n)_{n\geq 1} $ converge débilmente a $\delta_0$.

Mi pregunta es : ¿$(X_n)_{n\geq 1} $ converge casi seguramente a $0$ ?

Una forma natural para probar la (potencial) casi seguro de convergencia sería el uso de la Borel-Cantelli lema. Se nos dice que, si $\sum_{n\geq 1}\mathbb{P}(|X_n|\geq\varepsilon)<\infty$ todos los $\varepsilon >0$,$X_n \overset{a.s}{\longrightarrow} 0$.

El uso de una variante de la desigualdad de Chebyshev, podemos ver que, para todo entero $p\geq 2$, $$\mathbb{P}(|X_n|\geq\varepsilon )\leq\frac{\mathbb E |X_n|^p}{\varepsilon^p}=\frac{\mu_p}{\varepsilon^p}\sigma_n^p$$where $\mu_p$ is the $p$-ésimo momento de la estándar de Gauss.

lo que conduce a $$\sum_{n\geq 1}\sigma_n^p<\infty \; \text{for some} \;p \Rightarrow (X_n \overset{a.s}{\longrightarrow} 0). $$

Es posible obtener un mayor resultado general? O para encontrar una condición necesaria y suficiente sobre la velocidad de convergencia de $(\sigma_n)_{n\geq 1}$ $(X_n \overset{a.s}{\longrightarrow} 0)$ para ser verdad?

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Davide Giraudo Puntos 95813

Dado que la secuencia$(X_n)_{n\geqslant 1}$ es independiente, una aplicación del lema de Borel-Cantelli muestra que$X_n\to 0$ casi seguramente es equivalente a la convergencia de la serie$\sum_{n\geqslant 1}\mathbb P(|X_n|>\varepsilon)$ para cada% fijo $\varepsilon$. Por lo tanto,$X_n\to 0$ es casi seguro y solo si$\sum_{n=1}^\infty\mathbb P(\sigma_n|N|>\varepsilon)$ converge para cada$\varepsilon$% positivo, donde$N$ es una variable aleatoria con una distribución normal estándar.

Para obtener una condición más manejable, uno puede usar equivalentes asintóticos para la distribución normal, como$$\left(\frac{1}{x}-\frac{1}{x^3}\right)\exp\left(-\frac{x^2}{2}\right)\leqslant\mathbb P(|N|>x)\leqslant \frac{1}{x}\exp\left(-\frac{x^2}{2}\right).$ $

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