Se


9

Questo non è un compito.

Lascia che X sia una variabile casuale. Se E[X]=k∈R e Var[X]=0 , segue che Pr(X=k)=1 ?

Intuitivamente, questo sembra ovvio, ma non sono sicuro di come lo dimostrerei. So per certo che dalle ipotesi segue che E[X2]=k2 . Quindi

(∫Rx dF(x))2=∫Rx2 dF(x).
Questo non sembra portarmi da nessuna parte. Potrei provare
Var[X]=E[(X−k)2].
Ora da (X−k)2≥0 , ne consegue che E[(X−k)2]≥0 pure.

Ma se dovessi usare l'uguaglianza,

E[(X−k)2]=0
allora il mio istinto è che (X−k)2≡0 , in modo che X≡k .

Come lo saprei? Suppongo una prova per contraddizione.

Se, al contrario, X≠k per tutti X , allora (X−k)2>0 , e E[(X−k)2]>0 per tutti X . Abbiamo una contraddizione, quindi X≡k .

La mia prova è valida - e se è così, c'è forse un modo migliore per dimostrare questa affermazione?


@ user777 Ho provato questo metodo originariamente (come puoi vedere nel mio Equazione ), ma non ero sicuro di come procedere.
∫Rx dF(x)=∫Rx2 dF(x)
— Clarinetto il

3
Credo che la disuguaglianza di Chebyshev risponda immediatamente a questa domanda.
— whuber

@whuber: almeno la dichiarazione di Wikipedia della disuguaglianza di Chebyshev richiede esplicitamente una varianza diversa da zero . Non vedo davvero se abbiamo bisogno di una sorta di prova elementare per il caso della varianza zero ...
— Stephan Kolassa,

1
@Stephan Potresti facilmente combinare qualsiasi distribuzione non generata con range e applicare la disuguaglianza per mostrare che per tutti e tutti . Pr ( | X - k | > δ ) ≤ ε ε > 0 δ > 0(−δ,δ)Pr(|X−k|>δ)≤εε>0δ>0
— whuber

Risposte:


6

Ecco una prova teorica di misura per integrare gli altri, usando solo le definizioni. Lavoriamo su uno spazio di probabilità . Nota che e considera l'integrale . Supponiamo che per alcuni , esista tale che su e . Quindi approssima dal basso, quindi dalla definizione standard di come il supremo di integrali di funzioni semplici che si avvicinano dal basso, A P ( d ω ) = ϵ P ( A ) > 0 , ∀ ϵ > 0(Ω,F,P)E Y : = ∫ Y ( ω ) P ( d ω ) ϵ > 0 A ∈ F Y > ϵ A P ( A ) > 0 ϵ I A Y E Y E Y ≥ ∫ ϵ IY:=(X−EX)2≥0EY:=∫Y(ω)P(dω)ϵ>0A∈FY>ϵAP(A)>0ϵIAYEY

EY≥∫ϵIAP(dω)=ϵP(A)>0,
che è una contraddizione. Pertanto, , . Fatto.∀ϵ>0P({ω:Y>ϵ})=0

5

Dimostralo con la contraddizione. Con la definizione della varianza e le tue ipotesi, hai

0=VarX=∫R(x−k)2f(x)dx,

dove è la densità di probabilità di . Si noti che entrambi e sono non negativo.fX(x−k)2f(x)

Ora, se , alloraP(X=k)<1

U:=(R∖{k})∩f−1(]0,∞[)

ha misura maggiore di zero, e . Ma allorak∉U

∫U(x−k)2f(x)dx>0,

(alcuni argomenti in stile potrebbero essere inclusi qui) e quindiϵ

0=VarX=∫R(x−k)2f(x)dx≥∫U(x−k)2f(x)dx>0,

e la tua contraddizione.


2

Che cos'è ? È lo stesso di di?X≡kX=k

ETA: Iirc,X≡k⟺X(ω)=k ∀ ω∈Ω→X=k a.s.

Ad ogni modo, è ovvio che

(X−E[X])2≥0

supporre

E[X−E[X])2]=0

Poi

(X−E[X])2=0 a.s.

L'ultimo passo che credo riguarda la continuità della probabilità ... o quello che hai fatto (hai ragione).


C'è anche la disuguaglianza di Chebyshev :

∀ϵ>0 ,

P(|X−k|≥ϵ)≤0ϵ2=0

P(|X−k|≥ϵ)=0

→P(|X−k|<ϵ)=1

Di nuovo a parlare .


A proposito perché è quello

∫Rx dF(x)=∫Rx2 dF(x)

?

Mi sembra che mentreR H S = k 2LHS=kRHS=k2


1
Sì, hai ragione. Ho curato il post
— Clarinetist il

@Clarinetist Anche il mio è stato modificato: P
— BCLC il
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