Кіріспе
Ықтималдық теориясындағы теорема. Ықтималдық теориясында Вальд теңдеуі, Вальд сәйкестігі немесе Вальд леммасы – кездейсоқ сандағы кездейсоқ шамалардың қосындысының күтілетін мәнін есептеуді жеңілдететін маңызды сәйкестік. Ең қарапайым түрінде, ол шекті орташа мәні бар, тәуелсіз және бірдей үлестірілген кездейсоқ айнымалылардың қосындысының күтімін, қосындыдағы мүшелердің күтілетін санына және кездейсоқ айнымалылардың ортақ күтіміне байланыстырады, егер қосындыдағы мүшелердің саны қосылатын шамалардан тәуелсіз болса. Бұл теңдеу математик Абрахам Вальдтың құрметіне аталған. Екінші момент үшін сәйкестік – Блэкуэлл-Гиршик теңдеуімен беріледі.
In probability theory, Wald's equation, Wald's identity or Wald's lemma is an important identity that simplifies the calculation of the expected value of the sum of a random number of random quantities. In its simplest form, it relates the expectation of a sum of randomly many finite mean, independent and identically distributed random variables to the expected number of terms in the sum and the random variables' common expectation under the condition that the number of terms in the sum is independent of the summands. The equation is named after the mathematician Abraham Wald. An identity for the second moment is given by the Blackwell–Girshick equation.
Негізгі нұсқасы
(Xn) n∈ – нақты мәнді, тәуелсіз және бірдей үлестірілген кездейсоқ шамалардың тізбегі болсын, ал N ≥ 0 – (Xn) n∈ тізбегінен тәуелсіз бүтін санға тең кездейсоқ шама болсын. N және Xn-нің шекті математикалық күтулері бар деп есептейік. Онда
Мысал
Алты жақты ойыншық текшесін лақтырыңыз. Текшедегі санды (оны N деп атайық) алыңыз және сол санға тең алты жақты текшелерді лақтырып, X1, ..., XN сандарын табыңыз, содан кейін олардың мәндерін қосыңыз. Вальд теңдеуі бойынша, нәтижесіндегі мән орташа есеппен келесідей болады:
Тәуелді терминдер үлгісі
N интегралданатын, 0-ге тең мәнді кездейсоқ айнымалы болсын, ол интегралданатын, нақты мәнді кездейсоқ Z айнымалысынан тәуелсіз болсын. Барлық n ∈ үшін анықтаңыз. Содан кейін , , және with шарттары орындалады, демек сондай-ақ және , және Вальд теңдеуі қолданылады. Егер Z-тің үлестірімі симметриялық болмаса, онда бұл теңдік орындалмайды. Ескеріңіз, егер Z дерлік нақты түрде нөлдік кездейсоқ айнымалыға тең болмаса, онда және ешқандай сүзілу үшін бірдей уақытта орындала алмайды, өйткені Z өзінен тәуелсіз бола алмайды, себебі мұндай жағдай мүмкін емес.
Терминдердің саны реттілікке байланысты мысал
(Xn) n∈ тәуелсіз, симметриялық және {–1, +1} мәнді кездейсоқ айнымалылардың тізбегі болсын. Әр n ∈ үшін – X1, ..., Xn арқылы құрылған σ-алгебра болсын және Xn +1 мәнін алғаш рет +1-ге тең болғанда N анықталады. Ескеріңіз, сондықтан қатынас критериі бойынша E[N] < ∞. , және алдын ала болжамдары орындалғандықтан, сонымен қатар , , және де орындалады, демек , және де орындалады, және Вальд теңдеуі қолданылады. Дегенмен, орындалмайды, себебі N (Xn) n∈ тізбегі арқылы анықталады. Интуитивті түрде, осы мысалда E[SN] > 0 болуы мүмкін, өйткені қосынды бірлікке жеткеннен кейін тоқтатылады, бұл көрінетін оң қиылысқа алып келеді. Алайда, Вальд теңдеуі бұл интуицияның жаңылыс екенін көрсетеді.
Қосымша мысал: ()
(Тәуелсіз және бірдей таралған кездейсоқ айнымалылар) кездейсоқ айнымалылардың (Xn) n∈ тізбесін қарастырайық, әрқайсысы 0 және 1 мәнін қына ықтималдықпен қабылдайды (әрине, келесіде тек X1 қажет). SN нөлге тең болады, демек , бірақ және , сондықтан Вальд теңдеуі орындалмайды. Шындығында, , , және шарттары орындалады, алайда, шарттағы теңдеу барлық n ∈ үшін , . болғанда басқа орындалмайды.
Жалпы дәлелдеу
Бұл дәлелдеуде тек Лебегтің монотонды және басымды жинақталу теоремалары қолданылады. Мәлімдеме жоғарыда келтірілгендей, үш қадамда дәлелденеді.
Қосымша жалпылаулар
Вальд теңдеуін 'R'^(d) мәнді кездейсоқ айнымалыларға (Xn)n∈ қолдану арқылы көшіруге болады, әрбір компонентіне бір өлшемді нұсқасын қолдана отырып. Егер (Xn)n∈ Бохнер интегралданатын кездейсоқ айнымалылар Банах кеңістігінде мән қабылдаса, онда жоғарыдағы жалпы дәлелді тиісінше өзгертуге болады.