Pruebalo


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Escriba en lugar de para enfatizar que puede ser cualquier número real positivo, en lugar de solo un número entero como lo sugiere " ".pnn

Veamos algunas transformaciones preliminares estándar para simplificar los cálculos posteriores. No hace ninguna diferencia en el resultado de reescalar . El resultado es trivial si es casi cero en todas partes, por lo tanto, suponga que es distinto de cero, de donde también es distinto de cero para toda . Ahora arregle y divida entre para que sin pérdida de generalidad.XXE(X)E(Xp)ppXmi(Xpags)1/ /pags

(1)mi(Xpags)=1,

Así es como puede proceder el razonamiento cuando intentas resolverlo la primera vez y tratas de no trabajar demasiado. Les dejaré justificaciones detalladas de cada paso.

La expresion mi(Xpags)1/ /pagses no decreciente si y solo si su logaritmo no es decreciente. Ese registro es diferenciable y, por lo tanto, no disminuye si y solo si su derivada no es negativa. Explotando(1) podemos calcular (mediante la diferenciación dentro de las expectativas) esta derivada como

rerepagsIniciar sesión⁡(mi(Xpags)1/ /pags)=-1pags2Iniciar sesión⁡mi(Xpags)+mi(XpagsIniciar sesión⁡X)mi(Xpags)=1pagsmi(XpagsIniciar sesión⁡(Xpags)).

Escritura Y=Xpags, el lado derecho no es negativo si y solo si

mi(YIniciar sesión⁡(Y))≥0.
Pero esta es una consecuencia inmediata de la desigualdad de Jensen aplicada a la funciónF(y)=yIniciar sesión⁡(y) (continuo en los reales no negativos y diferenciable en los reales positivos), porque diferenciar dos veces muestra
F′′(y)=1y>0 0
para y>0 0de donde F es una función convexa en los reales no negativos, produciendo

mi(YIniciar sesión⁡Y)=mi(F(Y))≥F(mi(Y))=F(1)=0 0,

QED .


Editar

Edward Nelson ofrece una demostración maravillosamente sucinta. Como una cuestión de notación (estándar), defina||x||p=E(|x|p)1/p para 1<p<∞ (y ||x||∞=sup|x|) Al observar que la función es convexa, aplica la desigualdad de Jensen para concluirf(x)=|x|p

|E(x)|p≤E(|x|p).

Aquí está el resto de la demostración en sus propias palabras:

Aplicado a |x| esto da

||x||1≤||x||p,
y aplicado a |x|r, dónde 1≤r<∞, esto da
||x||r≤||x||rp,
así que eso ||x||p es una función creciente de p para 1≤p≤∞.

Referencia

Edward Nelson, Teoría de la probabilidad radicalmente elemental. Princeton University Press (1987): pág. 5)


¿Me explicaría cómo calculó la derivada de log(E(Xp)1p)
— Dhamnekar Winod

Usé la regla del producto, porque
log⁡(E(Xp)1/p)=1p log⁡E(Xp).
Distinguí el segundo factor en el producto al diferenciar bajo el signo integral.
— whuber

Como llegaste a E(Xp)=1Escribiste que divide X entre E(Xp)1p
— Dhamnekar Winod

¿Por qué no multiplicaste el segundo término en la derivada de log(E(Xp)(1p) por 1p
— Dhamnekar Winod

Lo hice: canceló otro factor de p. Pero, ¿importa el resultado? Después de todo, solo necesitamos saber el signo de la derivada.
— whuber
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