Si


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Para una variable aleatoria continua X , si E(|X|) es finito, ¿es limn→∞nP(|X|>n)=0 ?

Este es un problema que encontré en Internet, pero no estoy seguro de si es válido o no.

Sé que nP(|X|>n)<E(|X|) sostiene por la desigualdad de Markov, pero no puedo mostrar que vaya a 0 cuando n va al infinito.


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(1) No se necesita continuidad. (2) Expresar la expectativa como parte integral de la función de supervivencia . (3) Considere el contrapositivo: ¿qué implicaría un límite distinto de cero acerca de la expectativa? Pr(|X|>n)
— whuber

@whuber buen ejercicio! Creo que tengo una respuesta correcta, pero como parece self-study, no creo que deba escribirla aquí. ¿Puedo crear una sala de chat privada y mostrarle mi solución, para que pueda decirme si es correcta?
— DeltaIV

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@Delta Este es un caso en el que publicar su respuesta me parecería bien: el OP tiene una subpregunta específica y no parece que solo esté buscando respuestas de tarea.
— whuber

@whuber esto me recuerda a la no existencia de una distribución uniforme sobre los números naturales - quiere decir esto que, si bien la continuidad no es necesaria aquí, aditividad numerable es ?
— Bill Clark

Respuestas:


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Observe la secuencia de variables aleatorias definidas reteniendo solo valores grandes de | X | : S n : = | X | I ( | X | > n ) . Está claro que Y n ≥ n I ( | X | > n ) , entonces E ( Y n ) ≥ n P ( | X | > n{Yn}|X|

Yn:=|X|I(|X|>n).
Yn≥nI(|X|>n)Tenga en cuenta queYn→0y| Sn| ≤| X| para cadan. Entonces, el LHS de (1) tiende a cero porconvergencia dominada.
(1)E(Yn)≥nP(|X|>n).
Yn→0|Yn|≤|X|n

Creo que te refieres a "RHS" en tu oración final, de lo contrario, ¡buen trabajo!
— jbowman

@jbowman, s / he significa por el teorema de convergencia dominado (tenga en cuenta que Y n → 0 por sí solo no es suficiente para llegar a esa conclusión). EYn→0Yn→0
— Agregué

@ P.Windridge: no leí con suficiente atención y asocié "So the LHS" con la ecuación 1, en lugar de con la oración anterior. Culpa mía.
— jbowman

YnYn→0

ωYn(ω)→0n→∞

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Y=|X|

E[Y]=∫0∞yfY(y)dy=∫0nyfY(y)dy+∫n∞yfY(y)dy≥∫0nyfY(y)dy+n∫n∞fY(y)dy=⋯+n(FY(∞)−FY(n))=⋯+n(1−FY(n))=∫0nyfY(y)dy+nP(Y>n)

Así

0≤nP(Y>n)≤(E[Y]−∫0nyfY(y)dy)

E[Y]

limn→∞(E[Y]−∫0nyfY(y)dy)=E[Y]−limn→∞∫0nyfY(y)dy=E[Y]−E[Y]=0

Entonces

limn→∞nP(Y>n)=0

por el teorema del sandwich.


nP(Y>n)limn→∞nP(Y>n)=0

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an≤bn≤cnan,cn→lbn→l

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EY=∞EY−EY=∞−∞=0

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E[Y]

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@ P.Windridge, ¡ah! No me di cuenta de que MCT no requiere la suposición. Eché un vistazo al DCT, por eso pensé que no lo necesitaba para mi prueba :) Pago el precio de no haber sido enseñado sobre la integración de Lebesgue en la universidad ... por esta razón, estoy acostumbrado a hacer cálculo de probabilidad en términos de archivos PDF, en lugar de en términos de medidas.
— DeltaIV

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E|X|<∞⇔E|X|I|X|>n→0

E|X|=E|X|I|X|>n+E|X|I|X|≤n

E|X|I|X|>n≤E|X|<∞

E|X|I|X|>n≥nEI|X|>n=nP(|X|>n)

E|X|I|X|>n→0⇒nP(|X|>n)→0⇒P(|X|>n)→0

limn→∞P(|X|>n)=0

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