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¿Qué hay de malo en esta prueba de variables aleatorias?

Dejemos que $X$ sea una variable aleatoria binomial $\sim B(p, n)$ . Demuestre que para $\lambda > 0$ y $\epsilon > 0$ , $P(X - np > n\epsilon) \le \mathbb{E}\{\displaystyle e^{\lambda(X - np - n\epsilon)}\}$

Lo intenté así:

Dejemos que $A = \{ \omega \in \Omega: X(\omega) > n(\epsilon + p)\}$ . A continuación, observe que

$$e^{\lambda(X(\omega) - np - n\epsilon)} \ge 1_A(\omega)$$

De hecho, es obvio que si $\omega \notin A$ y si $\omega \in A$ el lado derecho es $1$ y el lado izquierdo se eleva a una potencia $> 0$ por lo que es en sí mismo $> 1$ .

Así que tomando la media de ambos lados se obtiene

$$\mathbb{E}\{\displaystyle e^{\lambda(X - np - n\epsilon)}\} \ge P(A) = P(X - np > n\epsilon)$$ que es lo que quería demostrar.

(Porque $\mathbb{E}\{1_A\} = P(A)$ )

Sin embargo, algo tiene que estar mal, porque en ninguna parte he utilizado el hecho de que $X$ es una variable aleatoria binomial.

¿Qué tiene de malo?

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pokes Puntos 131

Has demostrado un caso específico de lo que Wikipedia llama la versión exponencial de La desigualdad de Chebyshev . Tenga en cuenta que puede tirar de un $e^{-\lambda n\epsilon}$ fuera de su valor esperado en el lado derecho; está mostrando de forma equivalente: $$ P(X - np > n\epsilon) \le e^{-\lambda n\epsilon} E[e^{\lambda(X-np)}], $$ que es la forma que se da en Wikipedia (y otras referencias, por supuesto) donde la VR sobre la que se actúa es $Z=X-np$ , $\lambda = t$ y su épsilon es $n\epsilon$ . Esta desigualdad no lo hace requieren que $X$ ser binomial, por lo que no hay nada malo, aunque no hayas utilizado ese dato.

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ASHOK Puntos 185

Sugerencia: Se puede aplicar la desigualdad de Markov para variables aleatorias para obtener el resultado.

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