Punto técnico sobre convergencia con expectativa condicional


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Tengo una secuencia de variables no negativas.Xn como:

E(Xn|Cn)=Cnn2

dónde Cn es una secuencia de variables aleatorias que convergen casi seguramente 1.

Puedo concluir Xn tiende a 0 casi seguro?

Nota: puedes reemplazar 1n2por cualquier secuencia con suma finita. La pregunta sigue siendo esencialmente la misma y la respuesta proporcionada por Jason funciona igual (ver el argumento Borel-Cantelli).

Respuestas:


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Si, Xn→0casi seguro El argumento que tengo es un poco complicado, así que tengan paciencia conmigo.

Primero, considera los eventos Fk=⋃n≥k{Cn>2}. Por la casi segura convergencia de laCn resulta que P(⋂kFk)=0, y desde F1⊇F2⊇⋯ tenemos P(Fk)→0. Entonces es suficiente demostrar queXn→0 como dentro Fkc, para cualquier k.

Ahora arregla un k y un ε>0 0. Usando la notaciónE[X;A] representar E[X1A], tenemos para n≥k

E[Xn;Fkc]≤E[Xn;Cn≤2]=E[E(Xn|Cn);Cn≤2]=E[Cn/n2;Cn≤2]≤2/n2.
Esta es la parte clave. (Tenga en cuenta también que utilizamos la no negatividad deXn en el primer paso, pasar de Fkc para el evento más grande Cn≤2.) A partir de aquí solo necesitamos algunos argumentos teóricos de medida bastante comunes.

El límite anterior, junto con la no negatividad de Xn, implica que P(Fkc∩{Xn>ε})≤2n2ε (para n≥k), así que eso

∑n≥kP(Fkc∩{Xn>ε})<∞.

Por el lema de Borel-Cantelli ahora podemos decir que el evento

Fkc∩{Xn>εfor infinitely many n}
tiene probabilidad cero. Ya queε fue arbitrario, esto nos lleva Xn→0 un hijo Fkc.

Esto podría modificarse ligeramente para mostrar que para cualquier exponente α en n tal que α>1, Xn→0 a.s., me parece.
— jbowman

Muchas gracias. PorE(X;A) Quiere decir E(X|A) o E(X1A)?
— Benoit Sanchez

Quiere decir E(X1A):-) Tal vez deberías mencionarlo. Todo me parece correcto, ¡genial! Honestamente, no creo que haya una prueba más simple.
— Benoit Sanchez

Bien, Benoit, quise decir E(X1A). Haré una edición para aclarar eso.
— Jason

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Conjunto Zn=Xn/Cn. EntoncesE[Zn]=1/n2 y Zn≥0. Por la desigualdad de Markov, P(Zn>ϵ)≤E[Zn]/ϵ=1/(n2ϵ) que tiene suma finita, así que por Borel Cantelli, P(Zn>ϵ infinitely often)=0 y Zn→0 casi seguro

Si Zn→0 casi seguro y Cn→1 casi seguro entonces Xn=ZnCn→0 casi seguro

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