Файл: Кац М. Статистическая независимость в теории вероятностей, анализе и теории чисел.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.04.2024

Просмотров: 92

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

НОРМАЛЬНЫЙ ЗАКОН

 

67

2. Использопать метод Маркова для доказательства формулы

Лапласа

 

 

 

 

 

 

 

0)2

 

Нт е

V

хк - 1

( c-vV2

<iV

х-к©

а

_*!

3 '

 

x+Mi Y x

< ft < хЧ-Мо Vx

 

 

4. Более внимательный взгляд на

метод.

Анализ

материала п. 3 обнаруживает, что в действительности доказана следующая теорема.

Пусть /„ (*), 0 < t < 1, — последовательность изме­ римых функций, такая, что для каждого действитель-

НОГО I

1

 

 

 

lim f е'&п dt = е~&/2.

(4.1)

Тогда

п-оо J

 

 

 

0)2

 

Пт [Д.{со1</п(0 <

(4.2)

$ e - W d y .

n—vco

*

0)‘i

 

Пусть

ап (ш) = И {/„(0 <

 

(4.3)

 

 

тогда о„ (со)

обладает следующими

свойствами:

 

1) О п ( - оо) = 0> ffn( + °°)= 1;

2)ап (со) — неубывающая;

3)сгп(со) непрерывна слева.

(Отметим, что свойство 3

есть следствие полной адди­

тивности меры Лебега.)

Функция о (со), имеющая

 

5*


68

ГЛАВА

.4

 

свойства 1 ,2 ii

3, называется функцией распределения.

Тогда

-|_со

 

 

I

 

 

^

e ^ n ^ d t — ^

e^a dan (bi)

(4.4)

6—оо

инаша теорема может быть сформулирована так. Если последовательность функций распределения

ап(а>) такова, что для каждого действительного | +°°

lim

\

dan(со) = е~£2/2,

(4.5)

п->со оо

 

 

ТО

 

 

 

 

°пЮ -

 

оп (со,)

G (со2) - G (со,),

(4.6)

где

 

 

 

 

 

 

 

СО

 

с И

= г т =

^ e-W^dy.

(4.7)

— ОО

Внимательный читатель заметит небольшой логический пробел. Если нам задана какая-либо последователь­ ность функций распределения пп(со), то последнее утверждение следует из предыдущего только тогда, когда мы можем подобрать последовательность функ­ ций /„(<), 0 < £ < 1 , таких, что

М /„(0 < ®} = ° п И -

(4.8)

В сущности, это затруднение можно обойти, пользуясь аргументами п. 3. Однако конструкция функций / п (<) чрезвычайно проста. Действительно, мы можем взять


Н О Р М А Л Ь Н Ы Й ЗАКОН

69

и качестве f n (t) функции, обратные

к функциям

цп ((о), имея в виду, что интервалы постоянства ап(со) переходят в разрывы fn (t) и разрывы 0п (со) —в интер­ валы постоянства /„(£). Мы оставляем детали чита­

телю. Заключение,

что

(4.5)

влечет

за собой (4.6),

является специальным случаем

важной общей теоре­

мы, известной под названием теоремы

непрерывности

для преобразований

Фурье—Стильтьеса. Эта теорема

может быть сформулирована следующим образом.

Если ап (со) — последовательность

функций распре­

деления, такая, что

для

каждого

действительного |

-fco

 

 

 

 

lim

С

dan (со) = с (£)

(4.9)

П->00 v

ис (|) непрерывна в точке | = 0, то существует един­

ственная функция распределения н(со), такая, что

-fco

 

 

^

da (со) = с (£)

(4.10)

— СО

 

 

И

 

(4.11)

lim оп (со) = а (со)

ТХ-ЮО

при каждом со, для которого а (со) непрерывна. Доказательство в дополнение к уже изложенным

идеям использует так называемый принцип выбора Хелли и ввиду некоторых технических трудностей не может быть здесь представлено. Поэтому мы про­ пустим его, но в то же время будем свободно исполь­ зовать теорему впоследствии.


70

 

ГЛАВА 3

ЗАДАЧИ

 

1, 2,

1. Пусть функции

/„(/),

. .. мы имеем

.

 

,

 

1

+СО

Jim

(

^ yhe В2/2 ^ .

 

У 2л

 

таковы, что при к —О,

О, к нечетно,

/с!

■)h/2f *

, к четно.

Ч )'

Доказать,

что для

каждого

действительного |

 

 

 

I

 

 

 

lira

\* И У п < ‘) Л = е -6 * /2

 

 

П -+ С Ю

J

 

и, следовательно, что выполняется (4.2).

2.

Пусть

{nm}— последовательность целых чисел, така

что

 

 

 

 

 

 

 

lim

i5m±l= 0 o.

 

 

 

771—VСО

'« ’т о

Доказать,

что при

* =

0, 1,

2, . ..

lira

(

\ г 2 C°S lnnxt'^ C0S 23T/t^ +

• • • + cos2nnmtN

_

п~*со 0

V

 

|/m

 

)

 

 

 

 

 

 

CO

 

 

 

 

=

*

^ уЬе~у2/2 dy

 

 

 

 

У 2я

J

 

и, следовательно,

— OO

 

 

 

 

lira p. { w i< /2

- coslntiit -^-coslnn^t Д- . . . +

cos2я/гт г

1

V ’

------ -------- < <»2 Г =

 

 

 

 

0)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

- M

~W2 dy.

 

 

 

 

 

/ 2 я

J

 

 

 

 

 

 

m.