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: 91

Скачиваний: 0

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

О ч е в и д н о ,

^ и п 5 ) = ]■■%(-) л т .

Поэтому, если Л4г [Х_/Н„] — условное математическое ожидание по мере Р,, то для любого .А£НЛ

 

^ ( A n S ) =

 

или,

в силу теоремы о замене

переменной интегрирования

(стр.

112 [4]) и равенства (1.5.4),

 

 

Pi (A n S ) = \ M 1 l/.-s^

n}% (Tnz)P(dz).

 

А

 

Сравнивая полученное выражение с равенством (1.5.1) для множеств вида. Л П 5 и обозначая через 714 [ / х /Н„] условное математическое ожидание по мере Р, получаем

Ы Т '& м , [ц!Нп\ = м [ / Х-1Нп].

Пусть Нт определяется элементами еь ..., ет при т<.п. Нетрудно заметить, что Нт сН „. Далее А4(|/|]<оо. Следова­ тельно, 'выполнены все условия теоремы Дуба (стр. 297 [101) ■ На основании этой теоремы почти всюду относительно меры Р

Нт

( 7 » 44, [у Н„] = 714, [/у-/Н ш],

(1.5.5)

п~*со

05

^

 

где Нт — наименьшая а-алгебра множеств,

содержащая

UH„.

 

 

 

П

Нт является о-алгеброй, порожденной цилиндрическими множествами с борелевскими основаниями над элементами фик­ сированной полной в Н системы (£*]“_,. Нетрудно показать,

что Нет не зависит от фиксированной системы и совпадает с Н„ Так как функция / ( z ) y - ( z ) Н-измернма,

М [/Z^-Hc] = /( z ) y--(z).

(1.5.6)

Неравенство 714,'[ | | ] < оо позволяет применить

теорему

Дуба (стр. 297 [10]) и к последовательности условных мате­ матических ожиданий 7W, [Х_,'Н„]. На основании этой теоремы

Нш 714, [х-/Н„] = x_(z),

(1.5.7)

«-*• оо

°

°

 

поскольку множество 5'£Н.

 

 

выражение

Подставив теперь равенства (1.5.G) и (1.5.7) в

(1.5.5), получим

 

 

 

Нт '\а(Тпг) у (z) = / (г)Х- (z)

 

Л -►СО

°

°

 

почти всюду на Я относительно

меры Р\. Так как множество

5 имеет P-меру нуль_и мера Р\

абсолютно непрерывна относи­

тельно меры Р на S, то с учетом обозначения (1.5.3) отсюда следуют первые два равенства теоремы 1.5.1.

18


Рассмотрим теперь сходимость последовательности функций ^n(Tnz) относительно меры Р\ на 5.

Наряду с равенством (1.5.1) можно написать также равен­

ство

 

 

 

Р (Л) = j / , (z)PL(dz) + Р (АП5,).

(1.5.8)

.4

 

 

 

Это равенство справедливо

для любого Л£ Н.

Множество

5!

в нем имеет Д-меру нуль,

а функция 'fi(z)

Н-измерима,

не­

отрицательна и суммируема относительно меры Pi. На мно­

жестве 5 из равенства (1.5.1) функция fi(z) равна

нулю почти

всюду относительно меры Р\. Если предположить

противное,

то при Л = 5 из равенства

(1.5.8) будем иметь

 

0 =

\ f i { z ) P 1{dz).

(1-5.9)

Р\ — мера множества 5 положительна, поэтому справа в ра­ венстве (1.5.9) оказывается положительное число, что невоз­

можно.

Повторив теперь предыдущие рассуждения для функции [i(z), найдем, что почти при каждом в на Н относительно ме­ ры Pi

(Т z) /i(~)

п-*-СО V n \JnZ)

ИЛИ

Ига ( Tnz) = y j -t . 11—>ОЭ J1(Z)

Так как на множестве 5 функция fi(z)=0 почти всюду отно­ сительно меры Pi, то, принимая во внимание обозначение (1.5.3), получаем последнее равенство в теореме 1.5.1.

Для обоснования еще одного метода вычисления отноше­ ний правдоподобия необходимо рассмотреть несколько вспомо­ гательных вопросов.

§ 1.6. Пространства Нв, НА, L2(B), L2(A)

 

Назовем оператор В положительным, если

 

(Bv, т») > 0

 

для любого отличного от нулевого v £ Я.

счетно-аддитив­

Пусть даны две определенные на (Я, Н)

ные меры Р и Рь удовлетворяющие условию

(1.4.4), и пусть

В и Л — положительные операторы

моментов

второго порядка

(§ 1.4), соответствующие этим мерам.

 

Замыканием множества элементов пространства Я при по­

мощи скалярного произведения

 

 

(u,v)B=(Bu,

v)

(1.6.1)

2*

19



введём

гильбертово пространство Н в.

Аналогичным образом,

при помощи скалярного произведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(и,

v)A = (Аи, v)

 

 

(1.6.2)

введем

пространство Н А.

Из

положительности

и

ограничен­

ности операторов

А и В и

сепарабельности пространства

Н

вытекает сепарабельность пространств

Н А и' Нв.

 

 

 

На элементах

Н равенством

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V u = u

 

 

 

 

 

определим отображение из Ив в НА.

Если при

этом

обозна­

чим через

l/* отображение из НА в

Нв, сопряженное с

V,

а через

 

— оператор

V*V в Нв, то

получим

равенство

 

 

(u ,v ) A = (Vti,

Vv)A= (V * \/и,

v )b = (A]l и,

v)B.

(1.6.3)

Возможны два случая:

 

 

 

 

 

 

 

а) оператор А { ограничен и положительно определен;

 

 

б) оператор А\

не удовлетворяет условиям а).

 

 

 

Будем

считать, что

выполнены условия а),

поскольку, как

показано в следующей главе, для широкого семейства вероят­ ностных мер при невыполнении этих условий меры Р и Р\ ока­ зываются ортогональными и необходимость в вычислении от­ ношения правдоподобия отпадает, так как в этом случае на основании теоремы 1.3.1 оно равно нулю почти всюду на Я относительно меры Р и равно бесконечности почти всюду на

Я относительно меры Р{. Если условия

а) выполнены,

прост­

ранства

На и Нв состоят из одних и тех же элементов

(топо­

логически эквивалентны).

 

 

 

Обозначим через {Kv{z)} класс функций от z на Н, опреде­

ляемых

условиями Xv(z) = (z, v), vQH. Замкнув этот

класс

функций при помощи скалярного произведения

 

 

М [XV’X*] =

[ AV (z) X*{z) Р (dz),

(1.6.4)

 

 

н

 

 

получим

гильбертово пространство

Замкнув класс функ­

ций [А\, (г)} относительно скалярного произведения

 

 

Л\, \Х* А,- ] -

j AV (г) X-J- (z) Р, (dz),

(1.6.5)

 

 

н

 

 

■получим

гильбертово пространство L2(A). Если бы меры Р и

Р 1 были

эквивалентными, пространства

L2(A) и L2(B)

можно

было бы отождествить. В общем случае этого сделать нельзя, поскольку элементы пространства L2(A) не обязаны быть из­ меримыми по мере Р, а элементы пространства L2(B) не обя­ заны быть измеримыми по мере Л , хотя между элементами этих пространств и существует некоторое соответствие.

Поскольку для любых v' и v" из Я, в силу формул (1.4.3), (1.6.1) и (1.6.4),

М [AVAVj =(х)', v")Bt

20


множество элементов пространства Н линейно и всюду плотно в Нв, а множество функций {А„(;г)} линейно и всюду плотно в L2(B), отображение

тв"° = Х * (z )

продолжается до изометрического отображения пространства Нв на Lo(B). Это обосновывает

Т е о р е м а

1.6.1.

Пусть

Hi(i = l, 2 ) — два

гильбертова

пространства

со скалярными произведениями (и, и) у Gi (i =

. = 7, 2) некоторое подмножество

GidHi (i = 1, 2); L(Gi)

линейная оболочка

множества

Gi,

a H(Gi) — ее

замыкание в

Hi. Если между G\

и G2 установлено взаимно однозначное со­

ответствие, при котором

 

 

 

(И1. и.Л =

К ®г)а,

=

(7= 1,

2),

 

 

 

И/бО„

G С7о,

 

то оно может быть продолжено до изометрического отображе­ ния H(G\) на H(G2) (стр. 235 [4]).

Аналогичным образом, при помощи теоремы 1.6.1, с учетом равенств (1.4.3), (1.6.2), (1.6.5) и совпадения множеств эле­ ментов Н 4 и Нв соответствие

TAv = X v (z)

поодолжается до изометрического отображения пространства Нв на L2(A). Следовательно, и между пространствами Ь2(В)

•и 7-2(А) существует изометрическое соответствие Т.

Каждый элемент v £ Нв является пределом последователь­

ности Vn элементов

из //, сходящейся

по норме пространства

Нв. Всякая подпоследовательность v n

последовательности vn

сходится к тому же пределу. Поскольку отображение Тв

сопо­

ставляет

каждому

элементу v £ H B

единственный элемент

X v£ L 2(B), являющийся

пределом в среднем

квадратическом

относительно меры

Р

последовательности функций X v

(z) =

= (z, v n),

а из этой

последовательности можно

выбрать

схо­

дящуюся

почти всюду

на Н относительно меры Р (п.

в. Я)

подпоследовательность функций X v (z), элементу v ^ H Bможно сопоставить предел такой подпоследовательности. Функции X Vn

определены всюду на Н и Н-измеримы. Множество сходимо­ сти 5 этой подпоследовательности также Н-измеримо. Предель­ ная функция определена на S и тоже Н-измерима. Подпосле­ довательность V„ может быть выбрана так, что подпоследо­

вательность X Vn (z ) будет сходиться почти всюду относительно

мер Я и Ру (п. в. Я, Я,). Если — множество сходимости этой подпоследовательности относительно меры Яь то это мно­

жество Н-измеримо, как

и предельная

функция.

Обозначим

через < з, v> функцию,

совпадающую

с первым

пределом на

5 и со вторым пределом на S j\S . Эта

функция определена на

21