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Fuerte Ley de los Grandes Números - Converse

Probabilidad con Martingales:


introduce descripción de la imagen aquí


Quiero intentar mostrar lo último

$$\left[\limsup \frac{|S_n|}{n}\right] = \infty \ \text{c.p.}$$

lo cual es equivalente a

$$\forall k \in \mathbb N$$

$$\left[\limsup \frac{|S_n|}{n}\right] \ge k \ \text{c.p.}$$


Lo que intenté:

Supongo que no puedo utilizar BCL2 como hice para

$$\left[\limsup \frac{|X_n|}{n}\right] = \infty \ \text{c.p.} \tag{*}$$

ya que aunque $\{X_n\}_{n \in \mathbb N}$ son independientes, $\{S_n\}_{n \in \mathbb N}$ no lo son. Sin embargo, supongo que no necesito hacerlo. Intenté usar $(*)$:

$$(*) \iff \forall k \in \mathbb N$$

$$\left[\limsup \frac{|X_n|}{n}\right] \ge k \ \text{c.p.}$$

$$\iff \limsup \frac{|S_n - S_{n-1}|}{n} \ge k \ \text{c.p.}$$

$$\to \limsup \frac{|S_n| + |S_{n-1}|}{n} \ge k \ \text{c.p.}$$

$$\to \limsup \frac{|S_n|}{n} + \limsup \frac{|S_{n-1}|}{n} \ge k \ \text{c.p.}$$

$$\iff \limsup \frac{|S_n|}{n} \ge k \ \text{c.p.} \ \text{o} \ \limsup \frac{|S_{n-1}|}{n} \ge k \ \text{c.p.}$$

Ahora:

$$\limsup \frac{|S_{n-1}|}{n} \ge k \ \text{c.p.}$$

$$\iff \limsup \frac{|S_{n} - X_n|}{n} \ge k \ \text{c.p.}$$

$$\to \limsup \frac{|S_n|}{n} + \limsup \frac{|X_n|}{n} \ge k \ \text{c.p.}$$

$$\iff \limsup \frac{|S_n|}{n} \ge k \ \text{c.p.} \ \text{o} \ \limsup \frac{|X_n|}{n} \ge k \ \text{c.p.}$$

Estoy atascado. Parece que lo máximo que puedo concluir es

$$\limsup \frac{|S_n|}{n} \ge k \ \text{c.p.} \ \text{o} \ \limsup \frac{|X_n|}{n} \ge k \ \text{c.p.}$$

¿Cómo puedo enfocar esto, por favor?

¿Puedo deducir de alguna manera

$$\limsup \frac{|S_n|}{n} \ge k \ \text{c.p.}$$

a partir de

$$\limsup \frac{|S_{n-1}|}{n} \ge k \ \text{c.p.}$$

?

2voto

John Dawkins Puntos 3738

Como señalé en mi comentario, $\limsup_n|X_n|/n\le 2\limsup_n|S_n|/n$. En consecuencia, $\{\limsup_n|X_n|/n\}\subset\{\limsup_n|S_n|/n\}$, por lo tanto, si el primero tiene una probabilidad de 1, entonces también lo hace el último.

-1voto

BCLC Puntos 3223

Respuesta a la última pregunta: Sí.

Pude demostrar a.s. que

$$\limsup \frac{|S_{n-1}|}{n} \ge k$$

Ahora observa que

$$LHS = \limsup \frac{|S_{n-1}|}{n-1} \frac{n-1}{n} \le \limsup \frac{|S_{n-1}|}{n-1} = \limsup \frac{|S_{n}|}{n}$$

$$\to \limsup \frac{|S_{n}|}{n} \ge k$$

QED

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