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la convergencia de promedio ponderado

Es bien sabido que para cualquier secuencia $\{x_n\}$ reales o números complejos que converge a un límite de $x$, la secuencia de los promedios de la primera $n$ términos es también convergente a $x$. Es decir, la secuencia de $\{a_n\}$ definido por

$$a_n = \frac{x_1+x_2+\ldots + x_n}{n}$$

converge a $x$. Cómo "grave" de una función de ponderación $w(n)$ podemos cree que la secuencia de los promedios ponderados $\{b_n\}$ definido por

$$b_n = \frac{w(1)x_1 + w(2)x_2 + \ldots + w(n)x_n}{w(1)+w(2)+\ldots+w(n)} $$

es convergente a $x$? Es posible elegir $w(n)$ tal que $\{b_n\}$ es divergente?

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abyss.7 Puntos 130

Promedios ponderados pertenecen a la clase de la matriz de suma de los métodos.

Definir

$$W:=\left(\begin{matrix}W_{1,1},W_{1,2},\ldots\\W_{2,1},W_{2,2},\ldots\\\vdots\\\end{matrix}\right)$$

Representan la secuencia de $\{x_n\}$ por el infinito de vectores $X:=\left(\begin{matrix}x_1\\x_2\\\vdots\end{matrix}\right)$, e $\{b_n\}$ por el vector $B:=\left(\begin{matrix}b_1\\b_2\\\vdots\end{matrix}\right)$. Luego tenemos a $$B=WX.$$

En nuestro caso $W_{i,j}:=\frac{w(j)}{w(1)+\ldots+w(i)}$$j\leq i$, e $W_{i,j}:=0$$j>i$.

La suma método se llama regular si se transforma de secuencias convergentes en secuencias convergentes con el mismo límite. Para la matriz de suma de los métodos que hemos Silverman-Toeplitz teorema, que dice que una matriz suma método es regular si y sólo si los siguientes son satisfechos:

  1. $\lim_{i\rightarrow\infty} W_{i,j}=0$, para cada $j\in\mathbb{N}$ (entradas converge a cero a lo largo de las columnas)

  2. $\lim_{i\rightarrow\infty}\sum_{j=1}^{\infty}W_{i,j}=1$ (filas agregar a a $1$)

  3. $\sup_{i}\sum_{j=1}^{\infty}|W_{i,j}|<\infty$ (la suma de los valores absolutos de las filas son acotados.)

En su caso $2$ $3$ está satisfecho (si se supone, como en el comentario de que $w(i)\geq0$), por lo tanto, obtener el resultado si y sólo si

$$\sum w(i)=\infty.$$

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