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在本文中,用{Xn,n≥1}或{Sn,n≥1}表示定义在概率空间(Ω,
$ \mathscr{A} $ ,P)上的随机变量序列.记S0=0,X+=max(0,X),X-=max(0,-X),IA表示集合A的示性函数.设X和Y是定义在概率空间(Ω,
$ \mathscr{A} $ ,P)上的随机变量,且EX2<+∞,EY2 < +∞,$ \mathscr{F} $ 是$ \mathscr{A} $ 的子σ-代数.定义X和Y的条件协方差($ \mathscr{F} $ -协方差)如下:其中E
$ ^\mathscr{F} $ X表示随机变量X的条件期望,即E$ ^\mathscr{F} $ X=E(X|$ \mathscr{F} $ ).定义1 设{Sn,n≥1}是一列随机变量序列,如果对任意的j > i≥1,都有
其中f是任意分量不减函数,并且使上述条件期望有意义,则称{Sn,n≥1}为条件弱鞅(
$ \mathscr{F} $ -demimartingale),如果进一步假设f是非负的,那么称{Sn,n≥1}为条件弱下鞅($ \mathscr{F} $ -demisubmartingale).定义2 称有限随机变量序列{Xi,1≤i≤n}在给定
$ \mathscr{F} $ 下是条件相协的($ \mathscr{F} $ -associated),如果对定义在$ {{\mathbb{R}}^{n}} $ 上的任意两个使下述条件协方差存在且分量不减的函数f和g,有如果随机变量序列{Xn,n≥1}的任意有限子序列都是条件相协的,则称序列{Xn,n≥1}是条件PA(Positively Associated)序列.
注1 均值为零的条件PA序列的部分和序列是一个条件弱鞅.
设{Xn,n≥1}是均值为零的独立随机变量序列,且{bn,n≥1}是不减的正实数序列,则对任意的ε > 0和任意的正整数m≤n,都有
该不等式被称为H-R型不等式[1],此后很多学者对该不等式进行了研究[1-5].本文利用条件弱鞅的一个极大值不等式得到了条件PA序列的条件H-R型不等式,所得结果推广了文献[5]中的相关结论.
引理1[6] 令{Sn,n≥1}是一个条件弱下鞅(或条件弱鞅),g(·)是一个不减的凸函数,且E
$ ^\mathscr{F} $ g(Sn)<∞,n≥1,则{g(Sn),n≥1}是一个条件弱下鞅.引理2 若{Sn,n≥1}是条件弱鞅,则{Sn+,n≥1}和{Sn-,n≥1}是条件弱下鞅.
证 显然g(x)=x+=max{0,x}是不减的凸函数,则由引理1知{Sn+,n≥1}是条件弱下鞅,取Yn=-Sn,n=1,2,…,则Yn是条件弱鞅.由引理1知{Yn+,n≥1}也是条件弱下鞅.又因Yn+=Sn-,故{Sn-,n≥1}是条件弱下鞅.
引理3 令{Sn,n≥1}是一个条件弱下鞅,{ck,k≥1}是一正的不增的
$ \mathscr{F} $ -可测随机变量序列,则对任意的$ \mathscr{F} $ -可测随机变量ε>0 a. s.有证 类似于文献[7]中定理2.1的证明.
引理4 设{Sn,n≥1}是一个条件弱鞅,且{ck,k≥1}是一正的不增的
$ \mathscr{F} $ -可测随机变量序列,若v≥1,且对任意的k有E$ ^\mathscr{F} $ (|Sk|v) < ∞ a. s.,则对任意的$ \mathscr{F} $ -可测随机变量ε > 0 a. s.以及1≤n≤N,有证 令g(x)=xvI(x≥0),则g(x)是一个不减的凸函数,从而有g(Sk+)=(Sk+)v和g(Sk-)=(Sk-)v.因为{Sn,n≥1}是一个条件弱鞅,所以由引理1和引理2知{(Sn+)v,n≥1}和{(Sn-)v,n≥1}都是条件弱下鞅.再由条件弱下鞅的定义,对任意的m≥1,{(Sn+)v,n≥m}也是一个条件弱下鞅,从而由引理3有
类似地,有
由(1)和(2)式可得
当{Xn,n≥1}是一个条件PA序列时,由文献[5]的性质3知,{Xn-E
$ ^\mathscr{F} $ Xn,n≥1}是均值为零的条件PA序列,又因均值为零的条件PA序列的部分和序列是一个条件弱鞅,从而{Sn-E$ ^\mathscr{F} $ Sn,n≥1}是一个条件弱鞅.定理1 设{Xn,n≥1}是一个条件PA序列,{bn,n≥1}是一正的不减的
$ \mathscr{F} $ -可测的随机变量序列,则对任意的$ \mathscr{F} $ -可测随机变量ε > 0 a. s.和正整数m有证 由引理4可得
令
$ {{c}_{k}}=\frac{1}{{{b}_{k}}} $ ,则有在(3)式中取n=1,N=m,v=2,得
由于
故
推论1 设{Xn,n≥1}是一个条件PA序列,{bn,n≥1}是一正的不减的实数序列,则对任意的
$ \mathscr{F} $ -可测随机变量ε > 0 a. s.和正整数n有证 由于{bn,n≥1}是正的不减的实数序列,故它关于
$ \mathscr{F} $ 可测.同定理1的证明及易证.
定理2 设{Xn,n≥1}是一个条件PA序列,{bn,n≥1}是一正的不减的
$ \mathscr{F} $ -可测随机变量序列,则对任意的$ \mathscr{F} $ -可测随机变量ε>0 a. s.和正整数m≤u有证 在(3)式中取n=m,N=u,v=2有
由于
故
推论2 设{Xn,n≥1}是一个条件PA序列,{bn,n≥1}是一正的不减的实数序列,则对任意的
$ \mathscr{F} $ -可测随机变量ε>0 a. s.和正整数m≤n有证 由于{bn,n≥1}是正的不减的实数序列,故它关于
$ \mathscr{F} $ 可测.由定理2的证明过程及易证结论成立.
注2 文献[5]中定理2,3,4,5分别给出了条件PA序列的4个不同形式的条件H-R型不等式,本文在相同条件下也给出了条件PA序列的条件H-R型不等式.显然,本文定理1和定理2推广了文献[5]中的定理3和定理5,推论1和推论2推广了文献[5]中的定理2和定理4.
On Conditional Hájeki-Rényi-Type Inequality for Conditional PA Sequences
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Abstract: In this paper, the Hájeki-Rényi-type inequality for conditional PA sequences has been given and studied, which generalizes and improves the results in corresponding reference.
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