Файл: Кахан, Ж. -П. Случайные функциональные ряды.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 100

Скачиваний: 0

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

СЛУЧАЙНЫЕ

РЯДЫ

В ГИЛЬБЕРТОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ

 

49

где т) =

(1 — Я2 )2

min (1/3, 1/С),

a

v — произвольное

нату­

ральное

число.

В частности,

если

и,,

 

«„, . . .

век­

торы из

Н, а г{,

...,

е„, . . .

последовательность

Раде-

махера,

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р(Цв,и1 + . . . + e v « v | | >

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

> Я (|| щ |Р +

. . .

+ 1 | « v

IP)"2) >

у (1 -

Я2 )2 .

(2)

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Рассмотрим

случайную

вели­

чину X = || Xi +

. . . +

XJI 2

и

применим

неравенство

I I

(см. стр.

19) в форме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р >

 

(X)) > (

1 -

я2 )2

f i g j - ;

 

 

 

Имеем

g(X)

=

V(X,)

+

 

...

+

V(XV),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&(х2)=

 

2

&((Хп„

 

ХпМХъ,

 

Хпд).

 

 

 

Если одно из

П/ отлично от других, то

 

 

 

 

 

 

#((*„„

ХПг){ХПз,

*„,)) =

0.

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<8 (X2) = 2 ё

(|| Хп

П + 2

1 <

2

Re Ш ((Хп, Xmf)

+

 

 

л=1

 

 

 

 

n < m < v

 

 

 

 

 

+

ar (I

 

* „ )

I2) +

<r (II х„ |р) s

(||

z m |p))

<

 

 

< C 2 F 2

( Z „ ) +

6

 

2

 

 

 

v{x„)V(xm)<

 

 

 

n=l

 

 

 

 

1 <

n < m < v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< s u P ( 3 , o ( i

 

v w ) ,

откуда вытекает неравенство (1).

 

 

 

 

 

 

Мы уже отмечали,

что неравенство (2) играет фун­

даментальную

роль

в

работе Пэли и Зигмунда. Нера­

венства

(1) и (2) будем называть неравенствами Пэли —

Зигмунда. Они имеют несколько приложений.

Здесь

мы рассмотрим лишь проблему ограниченности для

ряда

оо

2-Хп и приведем некоторое обращение теоремы 2,


50 ГЛАВА II I

Т е о р е м а

4. Предполоэюим

снова,

что || Xn

|| е

L 4 (Q),

& { Х П )

= 0

и

&{\\ХП\?ХСУЦХП)

для

любого

п.

Пред-

полооким,

что ряд ^Хп

п. н. S-ограничен,

где S — дан-

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

ная

матрица

суммирования.

Тогда

2 V (Хп)

< оо .

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

В частности,

если ряд 2

± ип

п- «•

S-ограничен,

то

оо

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 | | И я 1 Р < « > .

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Мы уже знаем,

что

результат

не зависит

от 5 (теорема

1 гл I I , стр. 26).

Тем'не

менее

мы предпочитаем дать прямое доказательство, не зави­

сящее

от

результатов

гл. I I . Пусть,

как и на

стр. 24,

S = (anm).

Положим

 

 

 

 

 

 

 

 

Env

=

{IJ2

anmXm

I >

Я. ( a 2 m n

V

(Xm)J

},

 

 

 

 

 

 

 

оо oa

 

 

 

 

 

 

En

=

lim Env

=

f |

[JEnv,

 

 

 

 

 

£

=

li m

En.

 

 

 

 

 

 

 

Согласно

 

Л1->оо

 

имеем

Р (£,iv) >

"Л-

Следовательно,

теореме 3,

Р (£„) > т] и Р (£) >

т). Так как мы предположили,

что

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ряд 2i

 

п. н.

S-ограничен, то существуют

со е £

и

Ь > 0,

такие,

что ряд

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 an m Xm (co)

сходится ( я = 1 , 2, . . . )

 

 

 

m=l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 а л

А М < 6

( л = 1 , 2, . . . ) .

 

 

 

 

I m=i

 

 

II

 

 

 

 

 



СЛУЧАЙНЫЕ РЯДЫ В ГИЛЬБЕРТОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ

51

Для любого

п, такого, что

ю е= Еп,

включение со е= Env

имеет место

для бесконечно

многих

v и поэтому

 

л-2 2

almV{Xm)<b\

 

m=l

 

 

Это неравенство справедливо для бесконечно многих п. Поскольку lim апт = 1 для каждого т, то из указан-

Л - » оо

ного неравенства следует

 

 

 

я2

 

2

^ (*,„)< &2

 

 

 

 

 

 

 

 

т=1

 

 

 

 

 

 

 

и

доказательство закончено.

 

 

 

 

 

 

Согласно

закону нуля

и единицы,

отсюда

вытекает,

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

в

частности,

 

следующее:

если

2 I Iи

п II2 =

0 0 .

то

ряд

Радемахера

со

 

 

 

S-неограничен

(т. е. не

является

2 ± w n п- н-

 

 

i

 

 

 

В

качестве типичного

приложе-

п. н. S-ограниченным).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

ния этого утверждения

получаем: если 2 l l " n l l 2 = 0 0

и

 

 

 

если I

I

°°

 

II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

±

гпип

= оо

п. н.

Это следует

 

 

 

I

1

 

II

 

 

Г п

/ I (метод

из

теоремы

4,

 

положить

ЙП ( 7 1 =

ГШ ,

суммирования

Пуассона).

 

 

 

 

 

 

4. Положительные случайные ряды

Здесь мы рассмотрим последовательность незави­ симых положительных случайных величин Uu U2, . . .

 

оо

 

..., Un,

• • • и исследуем ряд 2 Un-

Мы уже знаем, что

 

1

 

 

оо

оо

условие

2 %> (Un) < 0 0 достаточно

для 2 Un < оо п. н.

 

1

1

(теорема Беппо — Леви, стр. 17). Но это условие не

является необходимым.

Например, если Un = 0 с вероят­

ностью 1 — 2~" и Un

= 2n с вероятностью 2~п, то


52 ГЛАВА III

2 Un<

оо п. н. (лемма Бореля—Кантелли), а 2

&(Un)=oo.

1

1

 

Чтобы исключить случай, когда Un может принимать большие значения с малой вероятностью, нам понадо­ бится новое предположение.

Т е о р е м а

5.

Предположим,

что

(7„c=L2 (Q)

и

 

 

 

 

 

 

со

 

 

 

sup {&{Un)&~2(Un))

 

< 0 0

Тогда

ряд

2 Un

п. н. сходится

п

 

в

зависимости

от

I

сходится

или

или расходится

того,

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

расходится

ряд

2

& (Un)-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0

 

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Если

2 ^ ( ^ n ) < ° ° ,

то этот

 

 

 

 

 

1

00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

результат

нам известен. Если

же 2 « ^ ( ^ п ) = 0 О > то

мы

снова воспользуемся неравенством

I I (см. стр.

19)

 

Р(«У,+ . . .

+<7 V > * # ( £ / , + . . . + £ / „ ) ) >

 

 

 

 

 

 

^ U

^

* ( ( £ / , + . . . + < 7 V ) 2 ) -

Так как #(UnUm)

=

8 (Un)S(Um)

и #([/„) <С<Г2 (£/„)

при

некоторой постоянной С, то правая часть последнего неравенства ограничена снизу положительным числом

при v->oo. Поэтому P^2tVn = ° ° j > 0 и утверждение теоремы следует из закона нуля и единицы.

Замечание. Отметим,

что

независимость величин Хп

не играет важной роли

в

этом доказательстве. Она

существенна в случае сходимости, а в случае расходи­ мости ее можно заменить более слабым предположе­

нием: £?(UnUm) = &(Un)&'(Um)

при тфп.

Это предпо­

ложение используется при

доказательстве

того, что ряд

оо

 

 

2 Un расходится с положительной вероятностью. Дру­ гой способ исключения больших значений 11П заклю­ чается в рассмотрении величин (Уд = пип(1, Un). Имеет место