อ่าน 5 นาที
การหารลงตัวอย่างไม่มีที่สิ้นสุด (ความน่าจะเป็น)
ในทฤษฎีความน่าจะ เป็น การ แจกแจงความน่าจะเป็นจะแบ่งได้ไม่จำกัดหากสามารถแสดงได้เป็นการแจกแจงความน่าจะเป็นของผลรวมของตัวแปรสุ่มอิสระและมีการแจกแจงเหมือนกัน( iid) จำนวนใดๆ
การหารลงตัวอย่างไม่มีที่สิ้นสุด (ความน่าจะเป็น)
ในทฤษฎีความน่าจะ เป็น การ แจกแจงความน่าจะเป็นจะแบ่งได้ไม่จำกัดหากสามารถแสดงได้เป็นการแจกแจงความน่าจะเป็นของผลรวมของตัวแปรสุ่มอิสระและมีการแจกแจงเหมือนกัน( iid) จำนวนใดๆ ฟังก์ชันลักษณะเฉพาะของการแจกแจงที่แบ่งได้ไม่จำกัดใดๆ จะเรียกว่าฟังก์ชันลักษณะเฉพาะที่แบ่งได้ไม่จำกัด[ 1 ]
กล่าวอย่างเคร่งครัดยิ่งขึ้น การแจกแจงความน่าจะเป็นFจะแบ่งได้ไม่จำกัดก็ต่อเมื่อ สำหรับจำนวนเต็มบวกn ทุกตัว จะมีตัวแปรสุ่มอิสระและมีการแจกแจงเหมือนกันX n 1 , ..., X nnซึ่งผลรวมS n = X n 1 + ... + X nnมีการแจกแจงเดียวกัน กับ F
แนวคิดเรื่องการแบ่งย่อยแบบไม่จำกัดของฟังก์ชันความน่าจะเป็นได้รับการนำเสนอในปี พ.ศ. 2462 โดยBruno de Finetti การแบ่ง ย่อยฟังก์ชัน ความน่าจะเป็น แบบนี้ใช้ในทฤษฎีความน่าจะเป็นและสถิติเพื่อค้นหาตระกูลของฟังก์ชันความน่าจะเป็นที่อาจเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับแบบจำลองหรือการใช้งานบางอย่าง ฟังก์ชันความน่าจะเป็นที่แบ่งย่อยได้ไม่จำกัดมีบทบาทสำคัญในทฤษฎีความน่าจะเป็นในบริบทของทฤษฎีบทลิมิต[ 1 ]
ตัวอย่าง
ตัวอย่างของการแจกแจงแบบต่อเนื่องที่แบ่งได้ไม่จำกัด ได้แก่ สมาชิกทั้งหมดของ ตระกูล การแจกแจงแบบเสถียรซึ่งรวมถึงการแจกแจงแบบปกติการแจกแจงแบบโคชีและการแจกแจงแบบเลวีนอกเหนือจากคลาสเสถียรแล้ว ตัวอย่างบางส่วน ได้แก่การแจกแจงแบบแกมมาการแจกแจงแบบไคสแควร์การแจกแจงแบบวอลด์การแจกแจงแบบลอการิทมิกปกติ[ 2 ]และการแจกแจงแบบ t ของสตูเดนต์
ในบรรดาการแจกแจงแบบไม่ต่อเนื่อง ตัวอย่างได้แก่การแจกแจงปัวซงและการแจกแจงทวินามเชิงลบ (และด้วยเหตุนี้การแจกแจงเรขาคณิตด้วย) การแจกแจงแบบจุดเดียวซึ่งผลลัพธ์ที่เป็นไปได้เพียงอย่างเดียวคือ 0 ก็สามารถแบ่งได้ไม่จำกัดเช่นกัน (อย่างเห็นได้ชัด)
การแจกแจงแบบเอกรูปและการแจกแจงแบบทวินามไม่สามารถแบ่งได้อย่างไม่จำกัด เช่นเดียวกับการแจกแจงอื่นๆ ที่มีขอบเขต จำกัด (≈ โดเมน ขนาดจำกัด ) ยกเว้นการแจกแจงแบบจุดเดียวที่กล่าวถึงข้างต้น[ 3 ]การแจกแจงของส่วนกลับของตัวแปรสุ่มที่มีการแจกแจงแบบ t ของนักเรียนก็ไม่สามารถแบ่งได้อย่างไม่จำกัดเช่นกัน[ 4 ]
การแจกแจงปัวซงแบบผสมใดๆ ก็ตามสามารถแบ่งได้ไม่จำกัดจำนวนครั้ง ซึ่งเป็นผลโดยตรงจากนิยาม
ทฤษฎีบทลิมิต
การแจกแจงที่แบ่งได้ไม่จำกัดปรากฏในการขยายความทั่วไปของทฤษฎีบทลิมิตกลาง : ลิมิตเมื่อn → +∞ของผลรวมS n = X n 1 + ... + X nnของ ตัวแปรสุ่มอิสระที่ไม่สำคัญอย่างสม่ำเสมอใน เชิงอะซิมโทติก (uan) ภายในอาร์เรย์สามเหลี่ยม
เข้าใกล้การกระจายที่แบ่งได้ไม่จำกัด ใน ความหมายแบบอ่อนเงื่อนไขการละเลยแบบเอกรูปเชิงอะสิมโทติก (uan)กำหนดโดย
ดังนั้น ตัวอย่างเช่น หากเงื่อนไขความเล็กน้อยเชิงอะซิมโทติกแบบสม่ำเสมอ (uan) เป็นไปตามการปรับขนาดที่เหมาะสมของตัวแปรสุ่มที่มีการแจกแจงเหมือนกันและมีความแปรปรวน จำกัด การลู่เข้าแบบอ่อนจะเป็นการแจกแจงปกติในทฤษฎีบทขีดจำกัดกลางแบบคลาสสิก โดยทั่วไปแล้ว หากเงื่อนไข uan เป็นไปตามการปรับขนาดของตัวแปรสุ่มที่มีการแจกแจงเหมือนกัน (โดยไม่จำเป็นต้องมีค่าโมเมนต์อันดับสองจำกัด) การลู่เข้าแบบอ่อนจะเป็นการแจกแจงที่เสถียร ในทางกลับกัน สำหรับอาร์เรย์สามเหลี่ยม ของตัวแปรสุ่ม เบอร์นูลีอิสระ (ไม่ได้ปรับขนาด) ที่เงื่อนไข uan เป็นไปตามการปรับขนาด
การลู่เข้าอย่างอ่อนของผลรวมนั้นเป็นไปตามการแจกแจงปัวซงที่มีค่าเฉลี่ยλ ดังที่แสดงโดยการพิสูจน์ที่คุ้นเคยของกฎของจำนวนน้อย
กระบวนการเลวี
การแจกแจงความน่าจะเป็นที่แบ่งได้ไม่จำกัดทุกแบบจะสอดคล้องกับ กระบวนการเลวี (Lévy process ) ในทางธรรมชาติกระบวนการเลวีเป็นกระบวนการสุ่ม { L t | t ≥ 0 } ที่มีส่วนเพิ่มอิสระแบบคง ที่ โดยที่คงที่หมายความว่า สำหรับs < tการแจกแจงความน่าจะเป็นของL t − L sขึ้นอยู่กับt − s เท่านั้น และส่วนเพิ่มอิสระหมายความว่า ผลต่างL t − L s นั้น เป็นอิสระจากผลต่างที่สอดคล้องกันในช่วงเวลาใดๆ ที่ไม่ทับซ้อนกับ [ s , t ] และในทำนองเดียวกันสำหรับช่วงเวลาจำนวนจำกัดใดๆ ที่ไม่ทับซ้อนกัน
ถ้า { L t | t ≥ 0 } เป็นกระบวนการ Lévy แล้ว สำหรับt ≥ 0 ใดๆ ตัวแปรสุ่มL tจะหารลงตัวได้ไม่จำกัด: สำหรับn ใดๆ เราสามารถเลือก( X n 1 , X n 2 , ..., X nn ) = ( L t / n − L 0 , L 2 t / n − L t / n , ..., L t − L ( n −1) t / n )ได้ ในทำนองเดียวกันL t − L sจะหารลงตัวได้ไม่จำกัดสำหรับs < t ใด ๆ
ในทางกลับกัน ถ้าFเป็นการแจกแจงที่แบ่งได้ไม่จำกัด เราสามารถสร้างกระบวนการ Lévy { L t | t ≥ 0 } จากมันได้ สำหรับช่วง[ s , t ] ใดๆ ที่t − s > 0เท่ากับจำนวนตรรกยะp / qเราสามารถกำหนดให้L t − L sมีการแจกแจงแบบเดียวกับX q 1 + X q 2 + ... + X qpได้ ส่วนค่า อตรรกยะของt − s > 0นั้น จะใช้การอ้างเหตุผลเรื่องความต่อเนื่องมาจัดการ
กระบวนการเติม
กระบวนการบวก ( cadlag ซึ่งเป็นกระบวนการสุ่มแบบต่อเนื่องในความน่าจะ เป็น ที่มีการเพิ่มขึ้นอย่างอิสระ ) มีการกระจายที่แบ่งได้ไม่จำกัดสำหรับ ใดๆ ให้เป็นตระกูลของการกระจายที่แบ่งได้ไม่จำกัด ซึ่งสอดคล้องกับเงื่อนไขความต่อเนื่องและความเป็นเอกภาคหลายประการ ยิ่งไปกว่านั้น หากตระกูลของการกระจายที่แบ่งได้ไม่จำกัดสอดคล้องกับเงื่อนไขความต่อเนื่องและความเป็นเอกภาคเหล่านี้ จะมีกระบวนการบวก (เพียงหนึ่งเดียวในทางกฎหมาย) ที่มีการกระจายนี้[ 5 ]
สูตรเลวี-คินชิน
ให้เป็นฟังก์ชันลักษณะเฉพาะของการแจกแจงที่แบ่งได้ไม่จำกัดจำนวนครั้ง แล้วจะมีฟังก์ชันที่ไม่ลดลงซึ่งมีความแปรผันจำกัดและค่าคงที่จริงอยู่ค่าหนึ่งที่ทำให้
การแจกแจงที่หารลงตัวอย่างไม่สิ้นสุดบนกลุ่มอาเบเลียนที่กระชับในระดับท้องถิ่น
การกระจายความน่าจะเป็นบนกลุ่มอาเบเลียนที่กระชับเฉพาะที่เรียกว่าแบ่งได้ไม่จำกัดถ้าสำหรับจำนวนธรรมชาติทุกจำนวนจะมีองค์ประกอบและการกระจายความน่าจะเป็นบนเช่นนั้น โดยที่คือการกระจายความน่าจะเป็นแบบเสื่อมสภาพ (ดิแรก) ที่กระจุกตัวอยู่ที่ [ 6 ] ; ดูเพิ่มเติม ที่ [ 7 ]คำจำกัดความนี้แตกต่างจากแบบคลาสสิกเล็กน้อยในกรณีของเส้นจำนวนจริง
ตัวอย่างของการแจกแจงที่หารลงตัวได้ไม่จำกัดบนกลุ่มอาเบเลียนที่กระชับในระดับท้องถิ่นได้แก่ การแจกแจงแบบเสื่อมสภาพ การแจกแจงแบบฮาร์บนกลุ่มย่อยที่กระชับของการแจกแจงแบบเกาส์เซียนและการ แจกแจงแบบปัวซ ง ทั่วไป
สูตร Lévy–Khintchine ที่คล้ายกันสำหรับการกระจายที่แบ่งได้ไม่จำกัดบนกลุ่มอาเบเลียนที่กะทัดรัดเฉพาะที่ได้รับใน[ 6 ] ดูเพิ่มเติมที่[ 7 ]
อ่านเพิ่มเติม
- Domínguez-Molina, JA; Rocha-Arteaga, A. (2007) "เกี่ยวกับการหารลงตัวอย่างไม่มีที่สิ้นสุดของการแจกแจงสมมาตรแบบเบ้บางประเภท" จดหมายสถิติและความน่าจะเป็น 77 (6), 644–648 doi : 10.1016/j.spl.2006.09.014
- Steutel, FW (1979), "การหารลงตัวอย่างไม่มีที่สิ้นสุดในทฤษฎีและการปฏิบัติ" (พร้อมการอภิปราย), วารสารสถิติสแกนดิเนเวีย 6, 57–64.
- Steutel, FW และ Van Harn, K. (2003), การหารลงตัวอย่างไม่มีที่สิ้นสุดของการกระจายความน่าจะเป็นบนเส้นจำนวนจริง (Marcel Dekker)
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การหารลงตัวอย่างไม่มีที่สิ้นสุด (ความน่าจะเป็น)
ในทฤษฎีความน่าจะ เป็น การ แจกแจงความน่าจะเป็นจะแบ่งได้ไม่จำกัดหากสามารถแสดงได้เป็นการแจกแจงความน่าจะเป็นของผลรวมของตัวแปรสุ่มอิสระและมีการแจกแจงเหมือนกัน( iid) จำนวนใดๆ
ตัวอย่าง
ตัวอย่างของการแจกแจงแบบต่อเนื่องที่แบ่งได้ไม่จำกัด ได้แก่ สมาชิกทั้งหมดของ ตระกูล การแจกแจงแบบเสถียร ซึ่งรวมถึง การแจกแจงแบบปกติ การ แจกแจงแบบโคชี และ การแจกแจงแบบเลวี นอกเหนือจากคลาสเสถียรแล้ว ตัวอย่างบางส่วน ได้แก่ การแจกแจงแบบแกมมา การ แจกแจงแบบไคสแควร์...
ทฤษฎีบทลิมิต
การแจกแจงที่แบ่งได้ไม่จำกัดปรากฏในการขยายความทั่วไปของ ทฤษฎีบทลิมิตกลาง : ลิมิตเมื่อ n → +∞ ของผลรวม S n = X n 1 + ... + X nn ของ ตัวแปรสุ่มอิสระที่ไม่สำคัญอย่างสม่ำเสมอใน เชิง อะซิมโทติก (uan) ภายในอาร์เรย์สามเหลี่ยม
กระบวนการเลวี
การแจกแจงความน่าจะเป็นที่แบ่งได้ไม่จำกัดทุกแบบจะสอดคล้องกับ กระบวนการเลวี (Lévy process ) ในทางธรรมชาติกระบวนการเลวีเป็น กระบวนการสุ่ม { L t | t ≥ 0 } ที่มี ส่วนเพิ่มอิสระแบบ คง ที่ โดยที่ คง ที่หมายความว่า สำหรับ s < t การ แจกแจงความน่าจะเป็น ของ L t − L s...