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

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

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

 

 

 

 

 

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.