Probability

另一個中心極限定理問題

  • March 27, 2016

讓是一系列獨立的伯努利隨機變量

顯示在分佈上收斂到標準正態變量作為趨於無窮大。

我的嘗試是使用 Lyapunov CLT,因此我們需要證明存在這樣,

所以設置

通過在計算機上評估大 n,它顯示了兩者如何和 作為. 但增長快於所以. 有人可以幫我證明這種融合成立嗎?

利用累積量生成函數的性質(正如中心極限定理的標准證明),從第一原理和基本結果證明這一結果可能是有益的。它要求我們了解廣義調和數的增長率

為了 這些增長率是眾所周知的,並且通過與積分的比較很容易獲得: 他們收斂於否則對數發散.


讓和. 根據定義,累積量生成函數 (cgf)是

右手邊的級數展開,從展開得到大約, 採取形式

分數的分子是多項式帶前導詞. 因為對數展開絕對收斂,這個展開式絕對收斂於

(以防萬一它無處不在。)對於固定和增加的價值,(明顯的)分歧意味著絕對收斂域變得任意大。因此,對於任何固定的並且足夠大,這個展開絕對收斂。

對於足夠大,那麼,我們可以因此對個體求和超過逐屆行使職權獲得cgf,

取總和中的條款一次一個要求我們評估與

為了和. 使用引言中提到的廣義調和數的漸近線,很容易從

和(對於)

作為變大。因此,擴展中的所有項超過收斂到零,從那裡收斂到對於任何值. 由於 cgf 的收斂意味著特徵函數的收斂,我們從Levy 連續性定理得出結論:逼近一個隨機變量,其 cgf 為:這是標準的 Normal 變量QED


**這個分析揭示了收斂是多麼微妙:**而在中心極限定理的許多版本中,是(為了),這裡的係數只有: 收斂速度慢很多。從這個意義上說,標準化變量的序列“幾乎”變成了正常的。

我們可以在一系列模擬中看到這種緩慢的收斂。 直方圖顯示四個值的獨立迭代. 紅色曲線是用於視覺參考的標準正態密度函數圖。儘管有明顯的逐漸趨於正常的趨勢,即使在(在哪裡仍然相當大)仍然存在明顯的非正態性,如偏度(等於在此示例中)。(毫不奇怪,這個直方圖的偏度接近,因為這正是cgf 中的術語是。)

圖:n=30、100、300、1000 的直方圖

這是R那些想要進一步實驗的人的代碼。

set.seed(17)
par(mfrow=c(1,4))
n.iter <- 1e5
for(n in c(30, 100, 300, 1000)) {
 B.n <- sqrt(sum(rev((((1:n)-1) / (1:n)^2))))
 x <- matrix(rbinom(n*n.iter, 1, 1/(1:n)), nrow=n, byrow=FALSE)
 z <- colSums(x - 1/(1:n)) / B.n
 hist(z, main=paste("n =", n), freq=FALSE, ylim=c(0, 1/2))
 curve(dnorm(x), add=TRUE, col="Red", lwd=2)
}

引用自:https://stats.stackexchange.com/questions/203894

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