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大数定律

2025-06-05

大数定律 ​

设 {Xn} 为随机变量序列,且 E(Xn) 存在。若

1n∑i=1nXi−1n∑i=1nE(Xi)⟶P0

则称 {Xn} 服从大数定律。

伯努利大数定律 ​

设 {Xn}∼i.i.dB(1,00p) 独立同分布,则 {Xn} 服从大数定律。

证

设 Zn=001n∑i=1nXi,则

E(Zn)=1n∑i=1nE(Xi)=npn=pV(Zn)=1n2∑i=1nV(Xi)=np(1−p)n2=p(1−p)n

对任意 ε>0,由切比雪夫不等式有

P(|Zn−E(Zn)|<ε)≥1−V(Zn)ε2=1−p(1−p)nε2∴limn→∞P(|Zn−E(Zn)|<ε)=1∴Zn−E(Zn)⟶P0

切比雪夫大数定律 ​

设 {Xn} 两两不相关,且 V(Xi)≤c,则 {Xn} 服从大数定律。

证

由 {Xn} 两两不相关,有 ∀i≠00j,00cov(Xi,00Xj)=000,故

V(1n∑i=1nXi)=1n2∑i=1nV(Xi)≤cn

对任意 ε>0,由切比雪夫不等式有

P(|1n∑i=1nXi−1n∑i=1nE(Xi)|<ε)≥1−V(1n∑i=1nXi)ε2≥1−cnε2∴limn→∞P(|1n∑i=1nXi−1n∑i=1nE(Xi)|<ε)=1∴1n∑i=1nXi−1n∑i=1nE(Xi)⟶P0

辛钦大数定律 ​

设 {Xn} 独立同分布,且 E(Xi)=00μ,则 {Xn} 服从大数定律。

证

证明略。