Файл: Козин, И. В. Элементы теории оптимального обнаружения и приема сигналов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.10.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
при л > л 0 \а — a J |
< 8а, |
т. е. |
1 — 8 < - ^ - < l + S , и функция |
|||
f [~t~) оказывается непрерывный внутри |
промежутка 1 — 8, < |
|||||
< t <: 1 + 82 Для |
|
|
|
|
|
|
|
3>~ (1 + с)а » |
' |
|
|
||
Представим /„ |
|
|
|
/ |
в |
я |
в виде суммы 1„ = /„ + |
/„ + |
1п '■ |
||||
|
|
1-5, |
|
|
|
|
|
/ ; = |
0 |
|
|
|
(3.6.3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + 5, |
|
|
|
(3.6.4) |
|
/ л = |
\ f ( ^ n i i ) d t , |
|
|||
|
|
J |
\ |
/ |
|
|
|
|
1-8а |
|
|
|
|
|
/ « ' = |
\ f l ^ A v n W t , |
|
(3.6.5) |
||
|
|
J |
\ |
/ |
|
|
|
|
1+5, |
|
|
|
|
и рассмотрим каждое слагаемое в отдельности.
При п > 4 функция F„(t), задаваемая формулой (3.6.2), имеет
|
|
|
4 |
|
монотонно |
|
единственный минимум при £,„ = 1 —— , причем |
||||||
убывает для t < tUr Выберем |
из условия— < 8,. Тогда при . |
|||||
1 — 64< |
1 ------ , и функция Fn(t) монотонно убывает в |
|||||
промежутке |
— о,, в силу |
чего |
|
|
|
|
Функция |
Fn{ t ) ^ F n{ \ - \ ) . |
|
(3.6.6) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
/=■»(!-8.) + |
-^ -In л = ( 1 - 8 , ) - |
1 - ^ - ]1 п ( 1 - 8 0 - 1 , |
|
|||
рассматриваемая относительно |
аргумента п, |
монотонно возра |
||||
стает с ростом |
п. Если 84 = |
— In (1— 8,) — Вр то |
84 > 0 |
для |
||
О < 8 1< 1 . Очевидно, всегда найдется такое |
По^>1Ц, для |
ко |
||||
торого |
|
|
|
|
|
|
|
85=84 + - ^ 1п (1 - |
81) > 0. |
|
|
|
|
При п ^ п2 |
|
|
|
|
|
|
/=«(1-30 + -й-1п л > 8 6> 0 ,
так как функция, стоящая слева, монотонно возрастает с ро стом п. Учитывая, что ——In ti может быть как угодно малым
для достаточно |
большого |
я, видим, |
что существует такое |
||
и такое |
■/] > О, |
для |
которых Fn(1 — 8,)>т] > |
0 при лю |
|
бом п ^ п 2’. Принимая |
во внимание |
это и формулы |
(3.6.6) и |
||
(3.6.1), имеем |
|
|
|
|
|
60
<Pn {£) < ; |
- e |
-1ГЧ |
l/-л |
(3.6.7) |
.для любого n^-n'2. Подставляя эту оценку в выражение (3.6.3),
получим неравенства
п 1—6,
0 < / я < |
|
т ,> - |
|
|
2 / я |
J / ( ^ ) Л . |
|
||
|
|
|
|
|
а после замены |
переменной |
интегрирования по формуле х = |
||
а-п |
|
|
|
|
-J-— неравенства |
|
|
|
|
|
0 < / п< : |
1 ( 1 --М 2 £?" Т * |
|
|
|
п'^2|А т1 |
|
||
из которых сразу |
следует, что Нш/п = 0, поскольку |
lim ап = |
||
= а > 0. |
|
|
п-*<х> |
Л-*-СО |
|
|
|
|
Вычислим теперь предел последовательности интегралов 1„. Нетрудно показать, что при 4 функция - |~ /г„(^), опреде
ляемая формулой (3.6.2), имеет единственный минимум в точке
^in = exp | |
^ZT4~J |
|
и монотонно возрастает при |
tln. Так |
как lim t )n = 1 и tln < 1 |
|
|
Л —Ш |
для любого п > 4, при п > 4 функция |
— /у, (£) монотонно во |
зрастает в промежутке t > 1 + 82. Но тогда в этом промежутке
монотонно возрастает и функция |
— Fn {t) + |
In п, и можно |
||||
написать, что |
|
|
|
|
|
|
4 - рп(0 + — 1п я > |
ГТ87 ^ |
(1 + §2) + 1 |
S2 In п. |
|||
Рассматривая |
функцию |
|
|
|
|
|
|
|
1+ ■^»(l + |
8j> + |
п(1 + ®г)In П |
|
|
относительно |
аргумента п, |
нетрудно установить, что она мо |
||||
нотонно убывает с ростом п. Следовательно, |
|
|||||
Fn (1 + |
82) + |
-~Г In « > r f |
182 - |
1п(1 + У1. |
||
Поскольку §9 > |
0, |
|
|
0. |
|
|
|
|
З3 = 82 — ln ( l - f 83) > |
|
|||
А так как величина -^-1п п |
может быть сделана сколь угодно |
|||||
малой, то существуют такие пх и т)>0, |
что при |
-7-FnV)>T\> 0
61
для любого £ ^ 1 + 8 2. Отсюда, на основании равенства (3.6.1), получим оценку
|
--тг-Щ |
|
(3.6.8) |
'Ря ( * Х 2 ]Лг |
|
справедливую при |
для любого ^ > l + o 2i которая вме |
сте с формулой (3.6.5) |
приводит к неравенствам |
°</;<дтг I /(тК’’''"
1+Oj
а после введения новой переменной интегрирования х —-j- к.
неравенствам
1П
1+ оа
|
|
|
|
|
& |
I |
“ Т 1— dx. |
(3.6.9) |
|
|
|
|
о < 1 Л< |
|
|||||
|
1 |
|
2 |
.1 |
|
|
|
|
|
|
—р |
имеет единственный |
максимум при х ш— |
||||||
Функция — |
|
|
|
||||||
— ~ г г^п< а поэтому |
монотонно возрастает |
при |
х < х ы. Если |
||||||
4U + |
82) ’ |
то л. |
" |
1 + 83 |
. Следовательно, при таких л функ |
||||
|
,и |
|
|
|
|
||||
1 |
п |
|
а, |
|
|
|
|
|
|
2 Tl~Jr~ |
|
|
возрастает в промежутке |
||||||
ция ~^е |
|
|
монотонно |
||||||
< f^."57 , |
и вместо |
неравенств (3.6.9) |
получим неравенства |
||||||
|
|
|
|
0 < / - < |
(1+5,Г" |
- т ч < 1+8-> |
|
из которых вытекает, что Н т / л = 0 .
п-+СО
Вычислим предел последовательности интегралов /„, опре деляемых равенством (3.6.4). С этой целью рассмотрим интеграл
п
I „ = J ?n(t)dt = |
2 |
- Т ‘ |
е |
dt — |
|
О |
О |
|
Vf пе 2
2 7 ^
Применяя формулу Стирлинга (стр. 279 [25]), получим
Г |
^ |
- ( т - 0 |
|
|
(«), |
62
причем lim е(л) = |
|
1. |
Поэтому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Я -*- со |
|
|
|
|
|
|
|
п—3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
— |
|
|
i f j |
2 |
е (/г) |
и Jim.I„ = |
1. |
|
|
|
|||||
Представим |
|
теперь |
1„ |
в виде суммы |
I„ + |
Ti +I n, считая |
|
|||||||||||||
|
|
I— |
<>i |
|
|
dt, |
i'n= |
1+5., |
с? ,,(t)dt, |
|
со |
|
|
|
||||||
|
* п |
= , |
j |
|
|
|
j |
|
i ; ; = |
f |
tpjt)d t . |
|
||||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
1 Og |
|
|
|
1+Cli, |
|
|
|
|||
Для |
промежутка |
|
0 ^ £ < Л < 8 1 |
справедлива |
оценка |
(3.6.7)г |
||||||||||||||
поэтому |
lim 1„ = 0, |
а для |
t > |
1 + о 2— оценка |
(3.6.8), |
поэтому, |
||||||||||||||
|
|
Я-^со |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
вычислив элементарный интеграл, найдем |
lim I« = |
0. |
Таким |
|||||||||||||||||
образом, |
при любых §i > |
0 |
и 32 > |
О |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
]-}-Оа |
<?n(t)dt = 1. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
l i ml „ =l i m |
f |
|
|
|
(3.6.10) |
||||||||||
|
|
|
|
|
11~> СО |
|
|
1 |
- |
0 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
/I —у со „ |
J |
„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Так |
как |
функция |
|
f (х) |
непрерывна |
в окрестности |
точки |
х,. |
||||||||||||
при любом е, > 0 |
можно найти такое п0, что при п > пй |
|
||||||||||||||||||
для |
любого |
t |
из |
промежутка |
|
1— 3 ,< J /< ;i+ 8 2. Пусть |
— |
|||||||||||||
значение |
t |
из |
промежутка |
1 — о: |
t |
1 -j- о2, |
при |
котором |
||||||||||||
функция |
/ |
|
|
максимальна, |
а £2 — значение |
t |
из этого про |
межутка, при котором функция /(-^-(минимальна. Поскольку
|
1+0.J |
|
|
|
1 -J- Од |
|
|
|
|
In- |
|
f |
9*{t)dt+ С |
-т- |
- / |
т |
Тп (0^> |
||
1-5, |
|
|
/ |
||||||
|
|
|
1~Мэ |
1-5, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ | - п ) С < j / ( f ) ? . (О < « < / ( - £ |
|
|||||||
|
|
|
|
1-5, |
|
|
|
|
|
то, учитывая |
(3.6.10), |
получим |
|
|
|
|
|||
|
|
lim I n — / ( а ) < |
f l - f ) - / ( « ) |
+ |
еи |
||||
|
lim /;; = |
|
/ ( а ) > |
/ ( - |7 ] - / ( а ) |
|
|
|||
Устремив s к нулю, |
|
будем |
иметь ^ |
? |
2.-» 1. |
Устремив затем: |
|||
и ех к нулю, |
получим равенство |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
lim l"n = / (а), |
|
|
|
||
которое |
и доказывает лемму 3.6.1. |
|
|
|
|