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文檔簡(jiǎn)介
1、自從Choquet[13]提出容度概念后,人們對(duì)容度理論越來(lái)越感興趣.因?yàn)樵诮?jīng)濟(jì),統(tǒng)計(jì)學(xué),工程學(xué)等領(lǐng)域有很多帶有不確定性的問(wèn)題,它們無(wú)法用傳統(tǒng)的可加概率測(cè)度來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)或描述.現(xiàn)實(shí)中,概率可加性假設(shè)局限性明顯,越來(lái)越多的人們開(kāi)始舍棄可加概率這一傳統(tǒng)工具,轉(zhuǎn)而使用非可加(上,下)概率測(cè)度這一新興工具來(lái)刻畫(huà)帶有不確定性的問(wèn)題.事實(shí)上,早在1954年,Keynes[24]就發(fā)現(xiàn)了此類(lèi)轉(zhuǎn)變需求,從而創(chuàng)建了不確定概率理論.容度,這一非可加概率測(cè)度,
2、就成為了刻畫(huà)不確定性問(wèn)題時(shí)一種十分合適的數(shù)學(xué)工具(參見(jiàn)Aug-ustin[1],Maccherroni和Marinacci[27],Doob[17],Schmeidler[33]).鑒于金融數(shù)學(xué)和應(yīng)用統(tǒng)計(jì)的廣泛需求,非可加(上,下)概率/期望下隨機(jī)變量的基本性質(zhì)成為人們爭(zhēng)相研究的學(xué)術(shù)熱點(diǎn).
眾所周知,大數(shù)定律(LLN)在概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的發(fā)展和應(yīng)用中發(fā)揮了至關(guān)重要的奠基作用,與此同時(shí),我們發(fā)現(xiàn)有關(guān)非可加容度/期望下(強(qiáng))大數(shù)定
3、律的研究成果十分豐富,主要分為兩個(gè)學(xué)術(shù)流派:一個(gè)是非可加概率流派,其特征是用非可加(不確定的)概率來(lái)刻畫(huà)非可加概率下隨機(jī)變量的頻率屬性.另一個(gè)是非線(xiàn)性期望流派,其特征是用非可加(上,下)期望來(lái)刻畫(huà)非可加期望下隨機(jī)變量的頻率屬性.盡管這兩個(gè)流派在經(jīng)典線(xiàn)性概率理論下是等價(jià)的,他們?cè)诜蔷€(xiàn)性框架下是完全不同的,因?yàn)橐粋€(gè)非線(xiàn)性期望通常是不能被相應(yīng)的非線(xiàn)性概率唯一確定的(參見(jiàn)Chen.Z,Chen.T和Davison[7]以及Choquet,Hu,
4、Mémin和Peng[12]).非可加概率流派成果眾多,比如早期經(jīng)典文獻(xiàn):Dow和Werlang[18]以及Walley和Fine[36],近期著名成果例如Cooman和Miranda[15],Epstein和Schneider[19],Marinacci[28],Maccheroni和Marinacci[27],Chen和Wu[10],Chen,Wu和Li[11]以及Terán[34].在對(duì)非可加概率的不同假設(shè)下,文獻(xiàn)證明了當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)
5、增加時(shí),通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)均值不再逼近于某個(gè)確定的期望值,而是在下概率(容度)下落在某個(gè)期望值區(qū)間內(nèi).
在非可加期望流派,Peng是第一個(gè)提出g-期望和G-期望的學(xué)者.在g-期望的啟迪下,Peng[29,30,31]提出了次線(xiàn)性期望下隨機(jī)變量的獨(dú)立和同分布定義,我們稱(chēng)之為Peng獨(dú)立.在某些對(duì)非可加期望的假設(shè)下,Peng通過(guò)偏微分方程(PDE)理論給出了次線(xiàn)性期望下的大數(shù)定律和中心極限定理.
將非可加概率和非可加
6、期望兩個(gè)學(xué)派的成果與經(jīng)典大數(shù)定律相比較,我們發(fā)現(xiàn),在對(duì)概率和期望的公理化性質(zhì)進(jìn)行削弱的同時(shí),我們必須對(duì)狀態(tài)空間,非可加概率,隨機(jī)變量做出額外的技術(shù)性假設(shè)作為補(bǔ)償.
自然地,我們想到如下問(wèn)題:可否借鑒經(jīng)典可加概率(Feller,Linderberg等人)的證明方法,從概率的角度將大數(shù)定律推廣到次線(xiàn)性期望下呢?答案是肯定的.本文中,我們首先借鑒了經(jīng)典的Linderberg-Feller的證明思想在事件獨(dú)立下給出了Choquet期望
7、下的大數(shù)定理,然后推廣到更一般情形:卷積獨(dú)立下的次線(xiàn)性期望下大數(shù)定律,進(jìn)而獲得容度下的弱大數(shù)定律,并給出了一個(gè)與二者相關(guān)的等價(jià)定理.本文證明過(guò)程僅使用了泰勒展開(kāi)式,次線(xiàn)性期望性質(zhì)等純概率基礎(chǔ)工具,未采用特征函數(shù)或PDEs等復(fù)雜輔助手段.進(jìn)一步,與文獻(xiàn)相比,我們削弱了大數(shù)定理的假設(shè)條件.比如,在次線(xiàn)性期望下,降低了隨機(jī)變量的階矩條件,隨機(jī)變量獨(dú)立性假設(shè)也弱化為卷積獨(dú)立.此外,我們的次線(xiàn)性大數(shù)定律能夠涵蓋著名的Ellsberg模型(帶有模糊
8、性的罐子模型),而Ellsberg模型因?yàn)榫哂懈怕誓:圆⒉环衔墨I(xiàn)中大數(shù)定律的假設(shè)條件.
本文共分為四章.第一章研究在事件獨(dú)立定義下,Choquet期望下的大數(shù)定律.第二章研究在卷積獨(dú)立定義下,一般次線(xiàn)性期望下的大數(shù)定律.第三章給出次線(xiàn)性大數(shù)定律在模糊條件下的應(yīng)用.第四章給出了次線(xiàn)性大數(shù)定律的收斂誤差估計(jì).
引入符號(hào):
假設(shè)Ω為狀態(tài)空間,F(xiàn)為σ-域.稱(chēng)函數(shù)X:Ω→R為可測(cè)空間(Ω,F(xiàn))上隨機(jī)變量,若X是F
9、-可測(cè)的.令H為可測(cè)空間(Ω,F(xiàn))上隨機(jī)變量全體的子集.
假設(shè)Cb(R)為R上所有有界連續(xù)函數(shù)的集合.C+b(R)為Cb(R)上的非負(fù)單調(diào)函數(shù)的全體.C2b(R)為Cb(R)上那些函數(shù)一階,二階導(dǎo)數(shù)都存在且導(dǎo)數(shù)仍在Cb(R)中的函數(shù)全體.對(duì)給定有限常數(shù)(μ)和(μ),記集合Dn:={y|y=(y1,y2,…,yn),yi∈[(μ),(μ)],1≤i≤n}.
(Ⅰ)第一章主要研究上Choquet期望下的大數(shù)定律.
10、> 容度和Choquet期望在定義形式,基本性質(zhì)等方面與概率和線(xiàn)性期望具有高度相似性.可以說(shuō),Choquet理論是聯(lián)系經(jīng)典線(xiàn)性理論與新興次線(xiàn)性理論的橋梁.1999年到2005年,Maccherroni和Marinacci[27][28]提出了容度下的隨機(jī)變量獨(dú)立性定義,獨(dú)立形式與概率下的獨(dú)立定義相似.正是考慮到Choquet期望與線(xiàn)性期望的這種相似性,在將大數(shù)定律向非可加期望領(lǐng)域推廣時(shí),我們優(yōu)先選擇Choquet期望作為嘗試的起點(diǎn).所
11、以本文先討論Choquet這種相對(duì)簡(jiǎn)單的情況(此時(shí)類(lèi)似線(xiàn)性期望有較多借鑒之處),在事件獨(dú)立的假設(shè)下,給出了Choquet期望下大數(shù)定律.然后再考慮一般的次線(xiàn)性期望下大數(shù)定律.從簡(jiǎn)入難.
回顧C(jī)hoquet期望下大數(shù)定律的理論進(jìn)展,我們發(fā)現(xiàn)在事件獨(dú)立的假設(shè)下,不同文獻(xiàn)給出了不同技術(shù)假設(shè),但從證明方式來(lái)看,主要分為以下兩種:一種是轉(zhuǎn)化法:“曲線(xiàn)救國(guó)”,比如Chareka[3]將不可加的Choquet積分轉(zhuǎn)化成可加的Lebesgue
12、-Stieltjes積分.然后利用Lebesgue-Stieltjes積分性質(zhì)證明了Choquet框架下的強(qiáng)(弱)大數(shù)定律.另一種是直接證明法:比如Li和Chen[26]直接證得容度下的Chebyshev不等式和Borel-Cantelli引理,從而證明了Choquet期望下大數(shù)定律,證明方法類(lèi)似線(xiàn)性L(fǎng)LN.由此啟發(fā)我們:在事件獨(dú)立下,可否將大數(shù)定律的其他(Linderberg,F(xiàn)eller等)經(jīng)典證法推廣到Choquet期望下證得大數(shù)
13、定律呢?我們的答案是肯定.
我們知道,證明大數(shù)定律的關(guān)鍵條件是概率/期望的可加性和隨機(jī)變量的階矩條件.而本章討論的Choquet期望恰為非可加期望.為了解決這個(gè)期望非可加問(wèn)題,我們采用2-alternating容度,因?yàn)橛?-alternating容度生成的Choquet期望具有我們所需的次可加性.在這個(gè)前提假設(shè)下,本章討論了獨(dú)立同分布隨機(jī)變量序列{Xi}∞i=11的依分布收斂(分布極限)問(wèn)題.此外,對(duì)比其他Choquet結(jié)論
14、,我們的Choquet大數(shù)定律對(duì)隨機(jī)變量的階矩條件也進(jìn)行了弱化.
在引入大數(shù)定律前,我們先敘述三個(gè)核心引理作為鋪墊.
和變通項(xiàng)引理:
引理1.3.1令V為F上的2-alternating容度,且CV,CV分別為由其生成的上,下Choquet期望.令{Xi}∞i=1為(Ω,F(xiàn))上的一列獨(dú)立隨機(jī)變量.則對(duì)任意單調(diào)函數(shù)ψ∈Cb(R)和任意常數(shù)yi∈R,I1≤CV[ψ(n∑i=1Xi)]-ψ(n∑i=1yi)≤I2
15、.其中I1:=n∑m=1infx∈R{CV[ψ(x+Xn-(m-1)-ym)]-ψ(x)},I2:=n∑m=1supx∈R{CV[ψ(x+Xn-(m-1)-ym)]-ψ(x)}.
泰勒展開(kāi)引理:
引理1.3.2令V為2-alternating容度,CV,CV分別為其生成的上,下Choquet期望.令{Xi}∞i=1為同分布隨機(jī)變量列且滿(mǎn)足CV[Xi]=(μ)和CV[Xi]=(μ).假設(shè)對(duì)任意i≥1,有CV[|Xi|]
16、<∞.則對(duì)任意函數(shù)ψ∈C2b(R),存在一個(gè)正值常數(shù)bn(∈)使得bn(∈)→0當(dāng)n→∞時(shí),從而(Ⅰ)∑ni=1supx∈R{CV[ψ(x+Xi/n)]-ψ(x)}≤supx∈RG(ψ'(x),(μ),(μ))+bn(∈).(Ⅱ)∑ni=1infx∈R{CV[ψ(x+Xi/n)]-ψ(x)}≥infx∈RG(ψ'(x),(μ),(μ))-bn(∈).其中G(x,(μ),(μ)):=x+(μ)-x-(μ).
引理1.3.3令G(
17、x,y,z)函數(shù)定義同引理1.3.2,即G(x,y,z):=x+y-x-z.則對(duì)單調(diào)的ψ∈Cb(R),有(Ⅰ)infy∈Dnsupx∈RG(ψ'(x),(μ)-1/n∑ni=1yi,(μ)-1/n∑ni=1yi)=0.(Ⅱ)infy∈Dninfx∈RG(ψ'(x),(μ)-1/n∑ni=1yi,(μ)-1/n∑ni=1yi)=0.
經(jīng)過(guò)上述三個(gè)引理的鋪墊,我們可以引入本章第一個(gè)定理:分布極限定理.此定理表明,在Choquet期
18、望下實(shí)驗(yàn)均值的分布極限是一個(gè)最大分布.
定理1.4.1(分布極限定理)令V為F上2-alternating容度,CV,CV分別為由其生成的上,下Choquet期望.假設(shè){Xi}∞i=1為獨(dú)立同分布隨機(jī)變量列且滿(mǎn)足CV[Xi]=(μ),CV[Xi]=(μ).記部分和Sn:=∑ni=1Xi.假設(shè)對(duì)任意i≥1,CV[|Xi|]<∞.則對(duì)任意單調(diào)函數(shù)ψ∈Cb(R),(Ⅰ)limn→∞CV[ψ(Sn/n)]=sup(μ)≤x≤(μ)ψ(
19、x);(Ⅱ)limn→∞CV[ψ(Sn/n)]=inf(μ)≤x≤(μ)ψ(x).
定理1.4.2(容度下的弱大數(shù)定律)令V為F上2-alternating容度,CV,CV分別為由其生成的上,下Choquet期望.令v(A):=CV[IA],(∨)A∈F.假設(shè){Xi}∞i=1為獨(dú)立同分布隨機(jī)變量列且滿(mǎn)足CV[Xi]=(μ),CV[Xi]=(μ).記Sn:=∑ni=1Xi.假設(shè)對(duì)任意i≥1,CV[|Xi|]<∞.若對(duì)任意ψ∈C+
20、b(R),任意(∈)>0,則有l(wèi)imn→∞v((μ)-(∈)≤Sn/n≤(μ)+(∈))=1.
下面,我們給出一個(gè)令最大分布等價(jià)于容度下弱大數(shù)定律的充分條件.
定理1.4.3(等價(jià)定理)令V為F上2-alternating容度,CV,CV分別為由其生成的上,下Choquet期望.給定函數(shù)ψ∈C+b(R),假設(shè){Xi}∞i=1為一列獨(dú)立同分布隨機(jī)變量列并滿(mǎn)足CV[Xi]=(μ),CV[Xi]=(μ).假設(shè)對(duì)任意i≥1,
21、CV[|Xi|]<∞.令SN:=∑ni=1Xi.則結(jié)論(A)與(B)等價(jià).(A))對(duì)任意(∈)>0,令v(A):=CV[IA],(∨)A∈F,有l(wèi)imn→∞v((μ)-(∈)≤Sn/n≤(μ)+(∈))=1.(B)對(duì)任意ψ∈Cb(R),limn→∞CV[ψ(Sn/n)]=sup(μ)≤x≤(μ)ψ(x).
等價(jià)定理的意義在于:若收斂結(jié)論對(duì)單調(diào)ψ∈Cb(R)成立,則對(duì)任意ψ∈Cb(R)都成立.我們由分布極限定理推廣得到如下Cho
22、quet期望下大數(shù)定律.
定理1.4.4(Choquet期望下大數(shù)定律)令V為F上2-alternating容度,CV,CV分別為由其生成的上,下Choquet期望.假設(shè){Xi}∞i=1為獨(dú)立同分布隨機(jī)變量列且滿(mǎn)足CV[Xi]=(μ),CV[Xi]=(μ).假設(shè)對(duì)任意i≥1,CV[|Xi|]<∞.記Sn:=∑ni=1Xi.則對(duì)任意函數(shù)ψ∈Cb(R),有l(wèi)imn→∞CV[ψ(Sn/n)]=sup(μ)≤x≤(μ)ψ(x)..
23、r> 注1.4.5由定理證明過(guò)程可知,隨機(jī)變量同分布條件可以削弱為:隨機(jī)變量具有有限共一階矩,即{Xi}∞i=1滿(mǎn)足1≤i≤n,CV[Xi]=CV[X1],CV[Xi]=CV[X1];CV[|Xi|]=CV[|X1|],CV[|Xi|]=CV[|X1|]<∞.
(Ⅱ)在第二章,我們用概率語(yǔ)言證得了次線(xiàn)性期望下的大數(shù)定律.
本章是經(jīng)典大數(shù)定律的自然推廣.本章有四個(gè)主要結(jié)論:(1)我們對(duì)廣義Ells-berg模型的極限
24、分布進(jìn)行了研究,并發(fā)現(xiàn)它的極限分布是一個(gè)最大分布.(2)我們將Ellsberg模型推廣,得到了一個(gè)有關(guān)隨機(jī)變量的充分條件,在這個(gè)條件下,實(shí)驗(yàn)均值的極限分布與Ellsberg模型的極限分布是一致的.(3)在次線(xiàn)性期望的ψ-卷積獨(dú)立定義下,我們給出了最大分布等價(jià)于容度下弱大數(shù)定律的充分條件.(4)我們將本章結(jié)論與文獻(xiàn)結(jié)論進(jìn)行了對(duì)比.在線(xiàn)性期望下卷積獨(dú)立的啟發(fā)下,我們將卷積獨(dú)立這個(gè)概念推廣到次線(xiàn)性期望之下.
和變通項(xiàng)引理:
25、 引理2.3.1給定函數(shù)ψ∈Cb(R).假設(shè)E為次線(xiàn)性期望,ε為其共軛期望.令{Xi}∞i=1為E下一列ψ-卷積獨(dú)立隨機(jī)變量.則對(duì)任意常數(shù)yi∈R,1≤i≤n,有I3≤E[ψ(n∑i=1Xi)]-ψ(n∑i=1yi)≤I4,其中I3:=n∑m=1infx∈R{E[ψ(x+Xn-(m-1)-ym)]-ψ(x)},I4:=n∑m=1supx∈R{E[ψ(x+Xn-(m-1)-ym)]-ψ(x)}.
如果次線(xiàn)性期望E是由概率測(cè)度集P
26、生成的上期望算子,即E[·]:=supQ∈PEQ[·].則上述引理有如下變形:
引理2.3.2令P為概率測(cè)度集,{Xi}∞i=1在每一個(gè)概率Q∈P下都是一列獨(dú)立隨機(jī)變量.則對(duì)任意常數(shù)yi∈R,i=1,2,…,n,和任意函數(shù)ψ∈Cb(R),有I5≤E[ψ(n∑i=1Xi)]-ψ(n∑i=1yi)≤I6,其中I6:=n∑m=1supx∈R{supQ∈PEQ[ψ(x+Xn-(m-1)-ym)]-ψ(x)},I5:=supQ∈Pn∑m
27、=1infx∈R{EQ[ψ(x+Xn-(m-1)-ym)]-ψ(x)}.
下述泰勒展開(kāi)引理是證明Choquet大數(shù)定律時(shí)的核心引理.我們將(0.1)式視為次線(xiàn)性期望E下的Linderberg條件.
引理2.3.3假設(shè)E為次線(xiàn)性期望,ε為其共軛期望.假設(shè)隨機(jī)變量序列{Xi}∞i=1具有有限共一階矩且E[Xi]=(μ),ε[Xi]=(μ).假設(shè)對(duì)任意(∈)>0,有l(wèi)imn→∞1/nnΣi=1E[|Xi|I{|Xi|>n(
28、∈)}]=0.(0.1)則對(duì)任意單調(diào)函數(shù)ψ∈C2b(R),(Ⅰ)limn→∞infy∈Dn∑ni=1supx∈R{E[ψ(x+Xi-yi/n)]-ψ(x)}=0;(Ⅱ)limn→∞infy∈Dn∑ni=1infx∈R{E[ψ(x+Xi-yi/n)]-ψ(x)}=0;(Ⅲ)特別的,若E[·]和ε[·]為概率測(cè)度集P上的上,下期望算子且滿(mǎn)足E[n∑i=1Xi]=n∑i=1E[Xi],ε[n∑i=1Xi]=n∑i=1ε[Xi],則對(duì)任意單調(diào)函
29、數(shù)ψ∈C2b(R),limn→∞supQ∈Pn∑i=1inf(μ)≤yi≤(μ)infx∈R{EQψ(x+Xi-yi/n)-ψ(x)}=0.
經(jīng)過(guò)上述引理的鋪墊,我們引出容度下/次線(xiàn)性期望下的大數(shù)定律.
定理2.4.1(Ellsberg型大數(shù)定律)給定一個(gè)概率測(cè)度集P,令(E,ε)分別為P上EQ生成的上,下期望.假設(shè)對(duì)任意Q∈P,{Xi}∞i=1是Q下一列獨(dú)立隨機(jī)變量,{Xi}ni=1具有有限共一階矩且(μ):=E[
30、Xi],(μ):=ε[Xi]使得假設(shè)條件(0.1)成立.記Sn:=∑ni=1Xi.進(jìn)一步,若n∑i=1E[Xi]=E[n∑i=1Xi],n∑i=1ε[Xi]=ε[n∑i=1Xi],則(Ⅰ)對(duì)任意單調(diào)函數(shù)ψ∈Cb(R),我們有l(wèi)imn→∞supQ∈PEQ[ψ(Sn/n)]=supμ≤x≤(μ)ψ(x).(Ⅱ)若對(duì)任意ψ∈C+b(R),令V(A):=supQ∈PQ(A),v(A):=infQ∈PQ(A),(∨)A∈F,則對(duì)任意(∈)>0,l
31、imn→∞v((μ)-(∈)≤Sn/n≤(μ)+(∈))=1.
定理2.4.2(次線(xiàn)性期望下的大數(shù)定律)假設(shè)E是一個(gè)次線(xiàn)性期望,ε是一個(gè)共軛期望.假設(shè)隨機(jī)變量序列{Xi}∞i=1具有有限共一階矩且E[Xi]=(μ)和ε[Xi]=μ.假設(shè)條件(0.1)成立.記部分和Sn:=∑ni=1Xi.則有
?。á瘢┙o定單調(diào)函數(shù)ψ∈Cb(R),若{Xi}∞i=1是E下一列ψ-卷積獨(dú)立隨機(jī)變量,則limn→∞E[ψ(Sn/n)=supμ
32、≤x≤(μ)ψ(x).
(Ⅱ)若對(duì)任意ψ∈Cb+(R),{Xi}∞i=1是E下一列ψ-卷積獨(dú)立隨機(jī)變量,令v(A):=ε[IA],(∨)A∈F,則對(duì)任意(∈)>0,limn→∞v((μ)-(∈)≤Sn/n≤(μ)+(∈))=1.
類(lèi)似第一章Choquet期望的結(jié)構(gòu),Ellsberg型大數(shù)定律(定理2.4.1)和次線(xiàn)性期望下大數(shù)定律(定理2.4.2)中的函數(shù)ψ都局限于Cb(R)上的單調(diào)函數(shù),為此我們引入次線(xiàn)性期望下的等
33、價(jià)定理(定理2.4.3),將對(duì)單調(diào)ψ∈Cb(R)成立的定理推廣到對(duì)任意ψ∈Cb(R)成立.
定理2.4.3(次線(xiàn)性期望下的等價(jià)定理)假設(shè)E是一個(gè)次線(xiàn)性期望,ε是它共軛期望.對(duì)函數(shù)ψ∈C+b(R),假設(shè){Xi}∞i=1是一列ψ-卷積獨(dú)立的隨機(jī)變量,具有有限共一階矩且E[Xi]=(μ)和ε[Xi]=(μ)使得假設(shè)條件(0.1)成立.令Sn:=∑ni=1Xi.則結(jié)論(A2)與(B2)等價(jià).
(A2)對(duì)任意∈>0,limn→
34、∞v((μ)-(∈)≤Sn/n≤(μ)+∈)=1.(B2)對(duì)任意ψ∈Cb(R),limn→∞E[ψ(Sn/n)]=supμ≤x≤(μ)ψ(x).
通過(guò)等價(jià)定理可知,Ellsberg型/E下的大數(shù)定律(Ⅰ)對(duì)任意ψ∈Cb(R)都成立.表述如下.
定理2.4.4假設(shè)條件同定理2.4.1.則對(duì)任意函數(shù)ψ∈Cb(R),有l(wèi)imn→∞E[ψ(Sn/n)=supμ≤x≤(μ)ψ(x).
定理2.4.5假設(shè)條件同定理2.
35、4.2.給定任意ψ∈Cb(R),若{Xi}∞i=1是E下一列ψ-卷積獨(dú)立隨機(jī)變量,則limn→∞E[ψ(Sn/n)]=supμ≤x≤(μ)ψ(x).
注2.4.6若{Xi}∞i=1的階矩階數(shù)大于1,即對(duì)任意常數(shù)β>1,E[|Xi|β]<∞.注意到如果supi≥1E[|Xi|β]<∞,則定理2.4.5和引理2.3.3中的假設(shè)條件(0.1)都成立.所以根據(jù)Peng[32]中引理3.9的證明,定理2.4.5的條件ψ∈Cb(R)就可以
36、弱化為:連續(xù)函數(shù)ψ滿(mǎn)足增長(zhǎng)條件|ψ(x)|≤C(1+|x|β-1),去掉有界性.
(Ⅲ)第三章,次線(xiàn)性大數(shù)定律在模糊條件下的應(yīng)用.
例子3.1(帶有模糊性的罐子模型)考慮有限可數(shù)個(gè)罐子,按順序?qū)⒕幪?hào)記為{1,2,…}.實(shí)驗(yàn)者被告知第i個(gè)罐子里有100i個(gè)小球(此后100i表示100乘以i),顏色為紅色或者黑色.第i個(gè)罐子里紅色球的個(gè)數(shù)為25i到50i個(gè)不等.實(shí)驗(yàn)者不知道除此之外的任何信息.每一次只能從一個(gè)罐子里取出一
37、個(gè)小球.記Xi(wi)={1,若ωi=R,i.e.從第i個(gè)罐子里取出的是紅球,0,若wi=B,i.e.從第i個(gè)罐子里取出的是黑球.
由定理2.4.4知:當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)足夠多,n次試驗(yàn)中摸到紅球的個(gè)數(shù)的實(shí)驗(yàn)均值服從如下最大分布limn→∞Eψ(Sn/n)]=sup1/4≤x≤1/2ψ(x).例子3.2(期權(quán)定價(jià)模型)令{Bt}t≥0為概率空間(Ω,F(xiàn),P)上的幾何布朗運(yùn)動(dòng).{St}t≥0是服從幾何布朗運(yùn)動(dòng)的股票價(jià)格:dSt=μStd
38、t+σStdBt.在非完全市場(chǎng)下,歐式期權(quán)的未來(lái)?yè)p益函數(shù)為ψ(ST):=(ST-L)+.因?yàn)樯掀谕莈μ+σk,下期望是eμ-σk,由定理2.4.5知股價(jià)的分布極限如下limT→∞E[(ST/T-L)+]=(eμ+σk-L)+.limT→∞ε[(ST/T-L)+]=(eμ-σk-L)+.
(Ⅳ)第四章,主要研究次線(xiàn)性大數(shù)定律的收斂誤差估計(jì).定理4.1假設(shè)E是一個(gè)次線(xiàn)性期望,ε是一個(gè)共軛期望.假設(shè)隨機(jī)變量序列{Xi}∞i=1具有
39、有限共一階矩,E[Xi]=(μ),ε[Xi]=(μ).若sup1≤i≤nE[|Xi|2]<∞.記部分和Sn:=∑ni=1Xi.則二階矩下的大數(shù)定律收斂誤差估計(jì)如下.|E[ψ(Sn/n)]-supμ≤x≤(μ)ψ(x)|≤‖ψ'‖/2n(2μE[|X1|]+sup1≤i≤nE[|Xi|2]+μ2).其中μ:=|(μ)|∨|(μ)|.
當(dāng)階矩條件降低到sup1≤i≤nE[|Xi|1+a]<∞,0<a<1,誤差估計(jì)相關(guān)結(jié)果見(jiàn)定理4.
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