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¿Por qué es válido tomar el mínimo incontable de una dimensión de una función multivariante de variables aleatorias?

Dejar $\xi,\eta: \Omega \to \mathbb R$ sean variables aleatorias i.i.d. en un espacio medible $(\Omega , \mathcal F,\mathbb P)$ y que $f: \mathbb R^2 \to \mathbb R$ sea una función medible bivariante (digamos bajo Borel $\sigma$ -álgebra). Claramente, $\omega \mapsto f(\xi(\omega),\eta(\omega))$ es también una variable aleatoria.

En muchos libros los autores tratan ecuaciones como $\inf_{x \in \mathbb R} f(x , \eta)$ como variables aleatorias sin más explicaciones sobre la mensurabilidad. Sin embargo, esto equivale a \begin{equation}g: \omega \mapsto \inf \bigg\{ f(x,\eta(\omega)) \bigg| x \in \mathbb R\bigg\}\end{equation} que es un mínimo incontable de variables aleatorias.

En general, no es válido tomar infimos incontables de variables aleatorias. Un ejemplo contrario se muestra en Mínimo incontable de funciones medibles . El ejemplo del contador funciona aquí si $x$ es un subíndice en lugar de una dimensión, es decir $g(w) = \inf_{x\in \mathbb R} f_x(\eta(\omega))$ . Sin embargo, como $f$ es una función bivariable medible, parece que su medibilidad impide que la construcción en ese contraejemplo sea válida.

Creo que $g$ es siempre medible, pero no puedo llegar a una prueba. Me pregunto si hay una prueba clara (o incluso mejor, una generalización) de esta afirmación.

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Iosif Pinelis Puntos 24742

$\newcommand\si\sigma\newcommand\om\omega\newcommand\Om\Omega\newcommand\R{\mathbb R}\newcommand\F{\mathcal F}\newcommand\B{\mathcal B}$ No, $g$ no es en general medible en Borel, aunque $f$ es medible por Borel.

Por ejemplo, que $\Om:=\R$ con $\F:=\B(\R)$ el Borel $\si$ -de álgebra sobre $\R$ . Sea $\eta(\om):=\om$ para todos $\om\in\R$ . Sea $$f:=1-1_B,$$ donde $B$ es un subconjunto medible de Borel de $\R^2$ tal que el conjunto de proyección $$A:=\{\om\in\R\colon\,\exists\,x\in\R\ \,(x,\om)\in B\} $$ no es medible por Borel . Entonces $f$ es medible por Borel, mientras que $$A=g^{-1}(\{ 0 \})$$ y por lo tanto $g$ no es medible por Borel.

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