Jika dan , apakah ?


9

Ini bukan pekerjaan rumah.

Biarkan X menjadi variabel acak. Jika E[X]=k∈R dan Var[X]=0 , apakah itu mengikuti Pr(X=k)=1 ?

Secara intuitif, ini tampak jelas, tetapi saya tidak yakin bagaimana saya akan membuktikannya. Saya tahu pasti bahwa dari asumsi, maka mengikuti E[X2]=k2 . Jadi

(∫Rx dF(x))2=∫Rx2 dF(x).
Ini sepertinya tidak menuntun saya ke mana pun. Saya dapat mencoba
Var[X]=E[(X−k)2].
Sekarang karena (X−k)2≥0 , berarti E[(X−k)2]≥0 juga.

Tetapi jika saya menggunakan persamaan,

E[(X−k)2]=0
maka naluri saya adalah bahwa (X−k)2≡0 , sehingga X≡k .

Bagaimana saya tahu ini? Saya kira bukti dengan kontradiksi.

Jika, sebaliknya, X≠k untuk semua X , maka (X−k)2>0 , dan E[(X−k)2]>0 untuk semua X . Kami memiliki kontradiksi, jadi X≡k .

Apakah bukti saya masuk akal - dan jika demikian, apakah mungkin ada cara yang lebih baik untuk membuktikan klaim ini?


@ user777 Saya mencoba metode itu awalnya (seperti yang Anda lihat di persamaan), tetapi tidak yakin bagaimana untuk melanjutkan.
∫Rx dF(x)=∫Rx2 dF(x)
— Klarinetis

3
Saya percaya Ketimpangan Chebyshev menjawab pertanyaan ini dengan segera.
— whuber

@whuber: setidaknya pernyataan Wikipedia tentang ketidaksetaraan Chebyshev secara eksplisit membutuhkan varian yang tidak nol . Saya tidak benar-benar melihat apakah kita memerlukan semacam bukti dasar untuk kasus varians nol ...
— Stephan Kolassa

1
@Stephan Anda dapat dengan mudah mencampurkan distribusi nondegenerate dengan rentang dan menerapkan ketidaksetaraan untuk menunjukkan bahwa untuk semua dan semua . (−δ,δ)Pr(|X−k|>δ)≤εε>0δ>0
— whuber

Jawaban:


6

Berikut ini adalah ukuran bukti teoritik untuk melengkapi yang lain, hanya menggunakan definisi. Kami bekerja pada ruang probabilitas . Perhatikan bahwa dan pertimbangkan integral . Misalkan untuk beberapa , ada sehingga pada dan . Kemudian mendekati dari bawah, jadi dengan definisi standar sebagai supremum integral fungsi-fungsi sederhana yang mendekati dari bawah, (Ω,F,P)Y:=(X−EX)2≥0EY:=∫Y(ω)P(dω)ϵ>0A∈FY>ϵAP(A)>0ϵIAYEY

EY≥∫ϵIAP(dω)=ϵP(A)>0,
yang merupakan kontradiksi. Jadi, , . Selesai∀ϵ>0P({ω:Y>ϵ})=0

5

Buktikan ini dengan kontradiksi. Dengan definisi varians dan asumsi Anda, Anda miliki

0=VarX=∫R(x−k)2f(x)dx,

di mana adalah densitas probabilitas . Perhatikan bahwa keduanya dan adalah tidak negatif.fX(x−k)2f(x)

Sekarang, jika , makaP(X=k)<1

U:=(R∖{k})∩f−1(]0,∞[)

memiliki ukuran lebih besar dari nol, dan . Tapi kemudiank∉U

∫U(x−k)2f(x)dx>0,

(beberapa argumen style dapat dimasukkan di sini) dan karenanyaϵ

0=VarX=∫R(x−k)2f(x)dx≥∫U(x−k)2f(x)dx>0,

dan kontradiksi Anda.


2

Apa itu ? Apakah itu sama dengan as?X≡kX=k

ETA: Iirc,X≡k⟺X(ω)=k ∀ ω∈Ω→X=k a.s.

Lagi pula, jelas itu

(X−E[X])2≥0

Seharusnya

E[X−E[X])2]=0

Kemudian

(X−E[X])2=0 a.s.

Langkah terakhir yang saya percaya melibatkan kesinambungan probabilitas ... atau apa yang Anda lakukan (Anda benar).


Ada juga Ketimpangan Chebyshev :

∀ϵ>0 ,

P(|X−k|≥ϵ)≤0ϵ2=0

P(|X−k|≥ϵ)=0

→P(|X−k|<ϵ)=1

Senang berbicara lagi .


Btw kenapa begitu

∫Rx dF(x)=∫Rx2 dF(x)

?

Sepertinya saya bahwa sementaraLHS=kRHS=k2


1
Yap, kamu benar. Saya telah mengedit posting
— Klarinetis

@Clarinetist Diedit milik saya juga: P
— BCLC
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.