定理已证明
强大数定律
命题陈述
设 X1,X2,… 是满足 E[∣X1∣]<∞ 且均值为 μ=E[X1] 的独立同分布随机变量序列。则样本均值 Xˉn=n1∑i=1nXi 几乎必然收敛于 μ:P(limn→∞Xˉn=μ)=1。
为什么成立?
弱大数定律仅表明在任意单个足够大的时刻 n,均值 Xˉn 很大可能接近 μ;而强大数定律则保证在几乎每一条无限试验序列上,累积均值最终都会稳定下来并永远保持在 μ 附近,其概率为 1。
证明思路
不失一般性,设 μ=0。令 Yn=Xn1{∣Xn∣≤n} 进行截断。由于 ∑n=1∞P(∣Xn∣>n)=∑n=1∞P(∣X1∣>n)≤E[∣X1∣]<∞,由博雷尔-坎泰利引理可知 P(Xn=Yn i.o.)=0。由富比尼定理可得 ∑n=1∞n2Var(Yn)≤∑n=1∞n2E[Yn2]≤2E[∣X1∣]<∞。根据柯尔莫哥洛夫收敛判别法(由柯尔莫哥洛夫极大不等式推出),∑n=1∞nYn−E[Yn] 几乎必然收敛。再由克罗内克引理得 n1∑i=1n(Yi−E[Yi])→0 几乎必然成立,且因 E[Yn]→μ=0,故 Xˉn→0 几乎必然成立。