定理已证明
弱大数定律
命题陈述
设 X1,X2,… 是具有有限均值 μ=E[X1] 的独立同分布随机变量序列。对于样本均值 Xˉn=n1∑i=1nXi 以及任意 ε>0,有 limn→∞P(∣Xˉn−μ∣≥ε)=0;即 Xˉn 依概率收敛于 μ。
为什么成立?
单次随机试验的结果可能剧烈波动,但当对大量独立试验求平均时,正负偏差往往相互抵消,使得样本均值偏离真实均值 μ 较远的可能性随着样本量 n 的增大而越来越小。
证明思路
当方差 σ2=Var(X1) 有限时,由线性性与独立性可得 E[Xˉn]=μ 且 Var(Xˉn)=nσ2。应用切比雪夫不等式即得 P(∣Xˉn−μ∣≥ε)≤ε2Var(Xˉn)=nε2σ2→0(当 n→∞ 时)。若仅假设 E[∣X1∣]<∞(辛钦定理),则令 Yi=Xi1{∣Xi∣≤n} 在水平 n 处截断,利用 E[∣X1∣]<∞ 证明 P(∃i≤n:Xi=Yi)≤nP(∣X1∣>n)→0,再对截断后的均值应用切比雪夫不等式。