Пусть - последовательность независимых случайных величин Бернулли с Установите Покажите, что сходится по распределению к стандартной нормальной переменной при стремлении к бесконечности.
Я пытаюсь использовать CLT Ляпунова, поэтому нам нужно показать, что существует такой , что
Поэтому установите
и
Оценивая большие n на компьютере, он показывает, как и как . Но увеличивается быстрее, чем поэтому . Может ли кто-нибудь помочь мне доказать, что это сближение верно?
probability
convergence
central-limit-theorem
TiffanyButterfly
источник
источник
Ответы:
Может быть поучительно продемонстрировать этот результат из первых принципов и основных результатов , используя свойства производящих функции кумулянта (точно так же, как в стандартных доказательствах центральной предельной теоремы). Это требует от нас понимания скорости роста обобщенных гармонических чисел для Эти скорости роста хорошо известны и легко получаются путем сравнения с интегралами : они сходятся при и иначе расходятся логарифмически при .
Пусть и . По определению производящая функция кумулянта (cgf) из равнаn≥2 1≤k≤n (Xk−1/k)/Bn
Последовательное разложение правой части, полученное из разложения вокруг , принимает видlog(1+z) z=0
Числители дробей являются полиномами от с начальным членом . Поскольку расширение журнала сходится абсолютно для , это расширение сходится абсолютно, когдаk kj−1 ∣∣−1+exp(t/Bn)k∣∣<1
(В случае, когда оно сходится повсюду.) При фиксированном и растущих значениях (очевидная) дивергенция означает, что область абсолютной сходимости растет сколь угодно большой. Таким образом, для любого фиксированного и достаточно большого это разложение абсолютно сходится.k=1 k n Bn t n
Таким образом, для достаточно большого , мы можем суммировать отдельного по терму по терму в степенях чтобы получить cgf для ,n ψk,n k t Sn/Bn
Взятие слагаемых в суммы по одному требует от нас оценки выражений, пропорциональныхk
для и . Используя асимптотику обобщенных гармонических чисел, упомянутых во введении, это легко следует изj≥3 s=1,2,…,j
это
и (для )s>1
как растет большими. Следовательно, все члены в разложении за пределами сходятся к нулю, откуда сходится к для любого значения . Поскольку сходимость cgf подразумевает сходимость характеристической функции, из теоремы непрерывности Леви мы заключаем, что приближается к случайной переменной, cgf которой равна 2/2 : это стандартная переменная Normal, QED .n ψn(t) t2 ψn(t) t2/2 t Sn/Bn t2/2
Этот анализ раскрывает, насколько деликатна сходимость: тогда как во многих версиях центральной предельной теоремы коэффициент равен (для ), здесь коэффициент равен только : сходимость намного медленнее. В этом смысле последовательность стандартизированных переменных «едва-едва» становится нормальной.tj O(n1−j/2) j≥3 O(((log(n))1−j/2)
Мы видим эту медленную сходимость в серии симуляций. Гистограммы отображают независимых итераций для четырех значений . Красные кривые представляют собой графики стандартных функций нормальной плотности для наглядности. Хотя, по-видимому, наблюдается постепенная тенденция к нормальности, даже при (где все еще значительно) остается заметная ненормальность, о чем свидетельствует асимметрия (равно в этом образце). (Не удивительно, что асимметрия этой гистограммы близка к , потому что это именно то, что является термином в cgf.)105 n n=1000 (log(n))−1/2≈0.38 0.35 (log(n))−1/2 t3
Вот
R
код для тех, кто хотел бы поэкспериментировать дальше.источник
У вас уже есть отличный ответ. Если вы также хотите заполнить собственное доказательство, вы можете утверждать следующее:
Поскольку сходится для всех и расходится для ( здесь ), мы можем написать∑nk=11/ki i>1 i=1
По тому же аргументу,
Следовательно, и, таким образом,S(n)/B2n=O(1)
это то, что мы хотели показать.
источник
Во-первых, ваши случайные величины не распределены одинаково, если распределение зависит от ;)k
Также я бы не использовал вашу запись как:Bn
Что касается вопроса, я не знаю, является ли это упражнение или исследование и какие инструменты вам разрешено использовать. Если вы не пытаетесь повторно доказать известные теоремы, я бы просто сказал, что это центральная предельная теорема для независимых неравномерно распределенных, но равномерно ограниченных RV, и назову это днем. У меня нет хорошего источника под рукой, но его не должно быть слишком сложно найти, например, посмотрите на /mathpro/29508/is-there-a-central-limit-theorem- для ограниченного-неидентично-распределенного-случайного .
Изменить: Мое плохо, конечно, равномерно ограниченное условие недостаточно, вам также нужно
источник