파이 시스템

Pi-system

수학에서 집합π-system(또는 pi-system)은 다음과 Ω, {\}의 특정 하위 P 집합이다.

  • (는) 비어 있지 않다.
  • , A,인 경우 {\A\

즉, (는) }의 부분 집합의 비어 있지 않은 계열이며, 비어 있지 않은 유한 교차로에서 닫힌다.[nb 1]π-systems의 중요성은 두 개의 확률 측정치가 π-system에 대해 합의하는 경우, π-system에 의해 생성된 𝜎-algebra에 합의한다는 사실에서 발생한다.또한, 통합의 평등과 같은 다른 특성이 π 시스템을 유지한다면, 생성된 𝜎-알제브라도 유지된다.부동산이 보유하고 있는 서브셋의 수집이 𝜆-시스템일 때마다 그러하다.π-systems은 랜덤 변수의 독립성을 확인하는 데도 유용하다.

이는 실제로 π-시스템이 𝜎-알게브라스보다 작업하기가 더 쉬운 경우가 많기 때문에 바람직하다.예를 들어 무한히 많은 세트 ( ,E ,… )에 의해 생성된 𝜎-알게브라를 가지고 작업하는 것은 어색할 수 있다 따라서 대신 우리는 많은 집합 ,… , )에 의해 생성된 모든 𝜎알게브라의 결합을 조사할 수 있다. 텍스트 {n 이것은 원하는 𝜎-algebra를 생성하는 π-system을 형성한다.또 다른 예는 실선의 서브셋의 매우 중요한 보렐 𝜎-알지브라(Borel system-algebra)를 생성하는 all-시스템과 함께 실선의 모든 구간을 수집하는 것이다.

정의들

π-system은 비어 있지 않은 유한 교차로에서 닫히는 P 의 비 빈 집합으로, 두 요소의 교차를 포함하는 과 동일하다.이 π-system의 모든 세트가 하위 집합이면 . {\에서 on-system이라고 한다.

For any non-empty family of subsets of there exists a π-system called the π-system generated by , that is the unique smallest π-system of .}의 모든 를 포함하는 \Oomega}}. , ,}을(를) 포함하는 모든 system-systems의 교차점과 같으며 : 의 가능한 모든 유한 교차점 집합으로 명시적으로 설명할 수 있다.

비어 있지 않은 집합 집합 집합의 집합은 생성되는 π-system이 빈 집합을 요소로 포함하지 않는 경우에만 유한 교차 특성을 갖는다.

  • , , 간격- , 은 π-system을 형성하고, 간격 (은 빈 집합)도 포함하면 π-system을 형성한다.
  • 위상학적 공간위상(개방형 하위 집합의 집합)은 π-시스템이다.
  • 모든 필터는 π-시스템이다.빈 세트를 포함하지 않는 모든 π 시스템은 프리필터(필터 베이스라고도 함)이다.
  • 측정 가능한 함수 :, { 세트I={ - (( -, x: } f^{-:}}, 그리고 π-system f에 의해 생성되라고 불린다.{\displaystyle의 'caput'}(또는,{f− 1((a, b]):, b∈ R,<>b}∪{∅}{\displaystyle \left\{f^{)}((a,b]):a,b\in \mathbb{R},a<, b\right\}\cup \{\varnothing)}}.{\dis π-system f에 의해 생성된 정의하는 π-system을 정의합니다\mathbb{R}\right\ x\in.playst f)
  • If and are π-systems for and respectively, then 은(는) 데카르트 제품 2. \times \2}의 π-system이다
  • 모든 𝜎-algebra는 π-system이다.

𝜆-systems와의 관계

displaystyle \은(는) , 을(를) 만족하는 하위 집합의 D{\D}이다.

  • A 이면 A A D여기서
  • if is a sequence of (pairwise) disjoint subsets in then

어떤 𝜎-알지브라도 π-system과 system-system 둘 다라는 특성을 만족하는 것은 사실이지만, π-system이 𝜆-system이라는 것은 사실이 아니며, 더욱이 π-system이 𝜎-algebra라는 것도 사실이 아니다.그러나 유용한 분류는 𝜆-system과 system-system이 모두 al-algebra인 모든 set set-system은 모두 𝜎-algebra이다.이것은 π-𝜆 정리를 증명하는 단계로 쓰인다.

π-𝜆 정리

D{D\displaystyle}가 되𝜆-system, 그리고 저는 D{\displaystyle{{나는\mathcal}}\subseteq D}가 되π-system D에 포함된.{D.\displaystyle}은 𝜎-algebra σ(나는){\displaystyle \sigma({{나는}\mathcal})}에 의해 생성된 그π-𝜆 theorem[1]주 나는{\displaystyle{{나는\mathcal}}}에 함유되어 있는 ⊆게 해 주십시오. 에서: ()

π-𝜆 정리는 많은 기본적인 측정 이론적 결과를 입증하는 데 사용될 수 있다.예를 들어, 𝜎-완료 조치를 위한 카라테오도리 확장 정리의 고유성 주장을 입증하는 데 사용된다.[2]

π-𝜆 정리는 단조계급 정리와 밀접하게 연관되어 있어 단조계급과 알헤브라의 유사한 관계를 제공하며, 같은 결과를 많이 도출하는 데 사용할 수 있다.π-systems는 알헤브라에 비해 단순한 등급이기 때문에 them-systems가 그 안에 있는 세트를 식별하는 것이 더 쉬울 수 있는 반면, 고려 중인 속성이 system-system을 결정하는지는 비교적 쉬운 경우가 많다.두 가지 이론의 차이에도 불구하고 π-𝜆 정리는 때때로 단조계급 정리라고 한다.[1]

, 2: 은(는) F, 에 대한 두 가지 척도가 되며, = ) F(이(가) π-system 의해 생성된다고 가정한다.

  1. ( A)= ( A) 모든 I I

그 다음 = . 유한한 측정에 대한 카라테오도리 확장 정리의 고유성 명세서다.만약 이 결과가 그다지 주목할 만한 것으로 보이지 않는다면, 일반적으로 𝜎-알지브라에 있는 모든 세트를 완전히 기술하는 것은 매우 어렵거나 심지어 불가능하다는 사실을 고려하라. 그래서 그러한 도구가 없다면, 조치를 동일시하는 문제는 완전히 절망적일 것이다.

증거[2] 아이디어 세트 모음 정의

By the first assumption, and agree on and thus By the second assumption, and it can further be shown that is a 𝜆-system.( σ σ σ ( I ) , {\ D\ 그래서 = (). D ( . , (I) . )에 대한 측정에 동의한다

π 확률의 시스템

π-systems은 일반적인 측량 이론의 분야보다 확률 이론의 연구에 더 많이 사용된다.이는 주로 독립과 같은 확률론적 관념에 기인하지만, π-𝜆 정리가 확률론자 유진 딘킨에 의해 증명된 결과일 수도 있다.표준 측정 이론 텍스트는 일반적으로 π-systems가 아니라 단조로운 클래스를 통해 동일한 결과를 증명한다.

분포의 평등

π-𝜆 정리는 그 누적분포함수의 관점에서 X: (, ,) → R X\(\ 확률분포에 대한 공통의 정의에 동기를 부여한다.랜덤 변수의 누적 분포가 다음과 같이 정의되어 있음을 상기하십시오.

반면에 변수의 보다 일반적인 법칙은 확률 측정이다.
여기서 ( ) )은 보렐 𝜎-algebra이다.We say that the random variables and (on two possibly different probability spaces) are equal in distribution (or law), denoted by if they have the same cumulative distribution functions, that is, The motivation for the definition stems from the observation that if then that is exactly to say that and agree on the π-system which generates ), 위의 예: X = Y {

유사한 결과가 랜덤 벡터의 공동 분포를 유지한다.For example, suppose and are two random variables defined on the same probability space with respectively generated π-systems and 의 합동 누적 분포 함수는(, Y) 이다.

단, = X- (( -, ) = - (- 이유

is a π-system generated by the random pair the π-𝜆 theorem is used to show that the joint cumulative distribution function suffices to determine the joint law of In other words, and ha 동일한 합동 누적 분포 함수를 갖는 경우에만 동일한 분포를 갖는다.

In the theory of stochastic processes, two processes are known to be equal in distribution if and only if they agree on all finite-dimensional distributions; that is, for all

이것의 증거는 π-𝜆 정리의 또 다른 응용이다.[3]

독립 랜덤 변수

π-system 이론은 독립의 확률론적 개념에 중요한 역할을 한다.If and are two random variables defined on the same probability space then the random variables are independent if and only if their π-systems 만족

, X, _{\mathcal {I}mathcal}}}{{\mathcal {I}_{}}}}은 독립적이다.이것은 실제로(, ). 스타일 )의 분포를 결정하기 위해 π-systems를 사용하는 특별한 경우다

Let =( Z , ), }, Z 1, ~( 0 1 ) {\Z_{1}, }은iid 표준 랜덤 변수다.반지름 및 인수(Arctan) 변수 정의

그런 R{\ {{\}은(는) 독립 랜덤 변수다.

이를 증명하기 위해 π-systems I_{\mathcal {I}mathcal}}{\\\cHB}}{\mathcal}}}{\\}}}}}}을 보여주면 충분하다. 독립적이다: 즉,

이것이 사실이라는 것을 확인하는 것은 변수를 바꾸는 연습이다.[ ,) [ ]{\을(를) 수정하면 Z .{\의 확률 밀도 함수의 적분으로 표현할 수 있다

참고 항목

  • Δ-링 – 계산 가능한 교차로에서 링 닫힘
  • 세트장 – 측정 이론에서 대수 개념으로, 집합의 대수라고도 한다.
  • 이상(세트 이론) – 유한 유니언 및 하위 집합에 따라 닫히는 비어 있지 않은 집합 제품군
  • 독립성(확률 이론) – 확률 이론의 기본 개념
  • 𝜆-시스템(Dynkin 시스템) – 보완 및 계산 가능한 분리 연합에 의해 폐쇄된 제품군
  • 모노톤급 정리
  • 확률 분포 – 실험에서 특정 결과가 발생할 확률에 대한 수학적 함수
  • 세트 링 – 유니언 및 상대적 보완 하에 패밀리 마감
  • σ알게브라 – 집합대수의 알헤브릭 구조
  • 𝜎 이상 – 하위 집합 및 카운트 가능한 조합에 의해 폐쇄된 가족
  • 𝜎-링 – 계산 가능한 유니언에 따라 링 닫힘

메모들

  1. ^ 의 하위 집합에 대한 무효(0-ary) 교차는 {\과(와) 같은 규약에 의한 것으로, which-system의 요소가 필요하지 않다.

인용구

  1. ^ a b 칼렌버그, 현대 확률의 기초, 페이지 2
  2. ^ a b Durret, 확률 이론 및 예시, 페이지 404
  3. ^ 칼렌버그, 현대 확률의 기초, 페이지 48

참조

  • Gut, Allan (2005). Probability: A Graduate Course. Springer Texts in Statistics. New York: Springer. doi:10.1007/b138932. ISBN 0-387-22833-0.
  • David Williams (1991). Probability with Martingales. Cambridge University Press. ISBN 0-521-40605-6.
  • Durrett, Richard (2019). Probability: Theory and Examples (PDF). Cambridge Series in Statistical and Probabilistic Mathematics. Vol. 49 (5th ed.). Cambridge New York, NY: Cambridge University Press. ISBN 978-1-108-47368-2. OCLC 1100115281. Retrieved November 5, 2020.