依分布收斂

依分布收斂

依分布收斂是隨機變數列的一種收斂性,設ξn,n≥1是機率空間(Ω,F,P)上的隨機變數列,其相應的分布函式列為Fn(x),n≥1,如果Fn(x)弱收斂於隨機變數ξ的分布函式F(x),則稱隨機變數列ξn依分布收斂到隨機變數ξ。

基本信息

定義

定義1

依分布收斂 依分布收斂
依分布收斂 依分布收斂

稱隨機變數序列 依分布收斂(convergence in distribution)於隨機變數X,如果對 的任意連續點x抄,都有

依分布收斂 依分布收斂

定義2

依分布收斂 依分布收斂
依分布收斂 依分布收斂
依分布收斂 依分布收斂

弱收斂 設 是一個分布函式列,如果存在一個分布函式 自,使得在 的每一個連續點上有

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成立,則稱 弱收斂於 互,並記為

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依分布收斂 設 為隨機變數序列, 是對應的分布函式列動,如果存在一個具有分布函式 的隨機變數 ,使得 則稱 依分布收斂於 ,並記作 。

我們必須指出,只有分布函式序列收斂到一個分布函式時,我們才說它是依分布收斂的,這一說明是必要的,因為分布函式序列可能收斂到一個函式,而這個函式不一定是一個分布函式。

實例分析

依分布收斂 依分布收斂
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依分布收斂 依分布收斂

例1 (均勻樣本的最大值) 設 是獨立同分布的隨機變數,且都服從(0,1)區間上的均勻分布,令 問 是否依分布收斂、收斂於什麼?

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分析: 我們估計當 時 趨於1,事實上,由於 恆小於1,所以對任意 都有

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又因為 獨立同分布,所以

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當 時趨於0,故 依機率收斂於1,然而,若令 ,則有

依分布收斂 依分布收斂

上式整理得

依分布收斂 依分布收斂
依分布收斂 依分布收斂

這就說明隨機變數 依分布收斂於某參數為1的指數型隨機變數。

注意,儘管我們定義的是隨機變數序列依分布收斂,其實質卻是累積分布函式而非隨機變數的收斂性,因此依分布收斂與依機率收斂、殆必收斂有著本質區別,不過,另兩種收斂都分別蘊含依分布收斂。

依分布收斂 依分布收斂
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依分布收斂 依分布收斂

例2 考慮具有退化分布的隨機變數序列 若它的分布列為 這時 ,顯然,對任意的x∈R,有

依分布收斂 依分布收斂
依分布收斂 依分布收斂

這表明序列 不收斂到一個分布函式。

相關定理

定理1

依分布收斂 依分布收斂

如果隨機變數序列 依機率收斂於隨機變數X,則該序列也依分布收斂於X。

定理2

依分布收斂 依分布收斂
依分布收斂 依分布收斂
依分布收斂 依分布收斂

隨機變數序列 依機率收斂於常數 若且唯若該序列依分布收斂於 ,即,

依分布收斂 依分布收斂

等價於

依分布收斂 依分布收斂

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