37
ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΜΕΤΡΟΥ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ 69 8. Γενική μέθοδος κατασκευής μέτρου πιθανότητας πάνω σε σ άλγεβρα υποσυνόλων του δειγματικού χώρου Όπως έχουμε ήδη παρατηρήσει, ο ορισμός μιας συνολοσυνάρτησης πάνω σε μια οικογένεια υποσυνόλων του είναι δύσκολη υπόθεση, λόγω της φύσεως του πεδίου ορισμού. Η δυσκολία αυξάνεται όταν η οικογένεια συνόλων είναι μεγάλη (όπως είναι μια σ άλγεβρα). Στο παρόν εδάφιο θα παρουσιάσουμε μια γενική μέθοδο κατασκευής μέτρου πιθανότητας πάνω σε σ άλγεβρα υποσυνόλων του , με αφετηρία μια μη-αρνητική, πεπερασμένα αθροιστική συνολοσυνάρτηση, ορισμένη πάνω σε μια ημιάλγεβρα G υποσυνόλων του . Η αξία αυτής της κατασκευής έγκειται στο ότι, σε διάφορες σημαντικές ειδικές περιπτώσεις, είναι εφικτό (και συχνά εύκολο) να ορίσουμε τέτοιες συνολοσυναρτήσεις πάνω σε (μικρές οικογένειες συνόλων όπως είναι οι) ημιάλγεβρες. Οι ημιάλγεβρες των ημιανοικτών διαστη- μάτων του και του N είναι δύο τέτοια παραδείγματα. - Επέκταση πεπερασμένα αθροιστικής συνολοσυνάρτησης από ημιάλγεβρα G στην άλγεβρα α G A , και από την άλγεβρα A σε σ άλγεβρα σ A E Έστω ότι έχει ορισθεί μια μη-αρνητική, πεπερασμένα αθροιστική συνολοσυνάρτηση πάνω σε μια ημιάλγεβρα G υποσυνόλων του , δηλαδή μια συνολοσυνάρτηση Q[ ] η οποία ικανοποιεί τα αξιώματα (ιδιότητες): Α1. 0 Q[ ] A , για κάθε AG , (1) Α2. 1 Q[ ] , (2) Α3π. Q[ ] Q[ ] Q[ ] A B A B , (3) για κάθε A,B G , με A B =∅ . Η συνολοσυνάρτηση Q| G ( 1 ) επεκτείνεται πάνω στην άλγεβρα συνόλων α G A κατά τον εξής τρόπο: Έστω A A . Τότε, σύμφωνα με το Θεώρημα 3 του εδαφίου 3, υπάρχουν σύνολα 1 ( ) M m m G G , ξένα μεταξύ τους, ώστε 1 M m m A G , ( 1 2 m m G G ). (4α) Ορίζουμε 1 Q[ ] Q[ ] M m m A G . (4β) Δεδομένου ότι η αναπαράσταση (4α) του συνόλου A A δεν είναι μοναδική, γεννάται το ερώτημα αν η σχέση (4β) ορίζει την Q[ ] A κατά μονοσήμαντο τρόπο. Πρόταση 1: Ο ορισμός (4) ορίζει την Q[ ] A κατά μονοσήμαντο τρόπο, για κάθε A A . Απόδειξη: Έστω δύο αναπαραστάσεις του A A ως ξένες ενώσεις συνόλων της ημιάλγε- βρας G : 1 M m m A G και 1 J j j A F . Θεωρούμε τα σύνολα mj m j C G F . Τα σύνολα αυτά ικανοποιούν τα ακόλουθα: ( 1 ) Εφιστούμε την προσοχή του αναγνώστη στο συμβολισμό Q| G , που υποδηλώνει τη συνολοσυνάρτηση Q με πεδίο ορισμού την οικογένεια συνόλων G . Η συνολοσυνάρτηση Q| G είναι διαφορετική από την συν-ολοσυνάρτηση Q| E , όταν E G . 16/7/14 3:32 AM Γ.Α. ΑΘΑΝΑΣΟΥΛΗΣ

08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW (1)

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Abstract construction of probability measures- in greek

Citation preview

  • 69

    8.

    , , . ( ). , -, , G . , , ( ) ( ) . - N .

    - G GA , A AE

    -, G , Q [ ] ():

    1. 0Q [ ]A , AG , (1)

    2. 1Q[ ] , (2)

    3. Q[ ] Q[ ] Q[ ]A B A B , (3) A, BG , A B = .

    Q | G (1) GA :

    AA . , 3 3, 1( )

    Mm mG G , ,

    1Mm mA G , ( 1 2m mG G ). (4)

    1

    Q[ ] Q[ ]M

    mmA G

    . (4)

    (4) AA , (4) Q [ ]A .

    1: (4) Q [ ]A , AA .

    : AA - G : 1

    Mm mA G 1

    Jj jA F . m j m jC G F .

    :

    (1) Q | G , Q G . Q | G - Q | E , E G .

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 70 . 2

    () G , () , () 1 1

    M Jm j m jC A ,

    () 1Mm m j jC F 1

    Jj m j mC G

    Q | G ,

    11 1 1 1

    Q [ ] Q [ ] Q [ ]M M J M

    Jm j m j m j

    m m j m

    G C C

    11 1 1 1

    Q [ ] Q [ ] Q [ ]J J M J

    Mj m m j m j

    j j m j

    F C C

    .

    , 1 1Q[ ] Q[ ]

    M J

    m jm jG F

    ,

    Q [ ]A () AA .

    1: Q | A 1, 2, 3, (probability premeasure)(2).

    ( ) , , - A . - Q | A . Q [ ] , - () AA A .

    1: 0,1[ ]Q A : , A () 1, 2, 3.

    , :

    ) [ ]Q , ,

    ( )n nA A , nA , 1

    nn

    A A

    A ,

    1

    [ ] [ ]nnA AQ Q

    . (5)

    ) [ ]Q , , ( )n nB A ,

    lim lim 0[ ] [ ] [ ]n nn nB BQ Q Q . (5)

    (2) 1, Q| G .

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 71

    : ) ): (5) 1

    nn

    A A

    A nA A

    . [ ]Q . ( )n nB

    A . , ( )n nB :

    1 2 1... ...n nB B B B , lim n n nn B B .

    , 1n n nC B B , nC A , 1n nC B , n m n mC B , m . Q | A ( A , ), 1[ ] [ ] [ ]n n nnB C CQ Q Q , , [ ]nCQ . ,

    0[ ] [ ] [ ]mm

    n m n nn m

    B C CQ Q Q

    . ) ).

    ) ): [ ]Q , (5). , , Q | A . - ( )n nA A ,

    n nA A A . 1mm n nB A A .

    mB A .

    [ ]Q , 0[ ]m mBQ , , mB Q | A ,

    1 1

    1 1

    0 lim lim

    lim ,

    [ ] [ ] [ ]

    [ ] [ ] [ ] [ ]

    m m

    n nm mn n

    m

    n nm

    n n

    A A A A

    A A A A

    Q Q Q

    Q Q Q Q

    ,

    . . : 1. ) ) - A . , n nA A . 2. ) ( ) A . 3.

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 72 . 2

    Q | A AA .

    2: 0,1[ ]Q A : , A () 1, 2, 3.

    , :

    ) [ ]Q (. (5)). ) [ ]Q A . , ( )n nA A , lim nn A A ,

    AA lim lim[ ] [ ] [ ]n nnn A A AQ Q Q . (6)

    : ) ): ( )n nA A , lim nn A A A . , ( )n nA A -

    . ) lim 0[ ]nn A AQ . ,

    lim lim lim[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]n n nn nn A A AA A AQ Q Q Q Q (3).

    (6).

    ( )n nA A , lim nn A A ,

    AA . , ( )n nA A lim nn A A

    A .

    lim [ ]nn AQ lim[ ] [ ]nn A AQ Q . (#1) , lim lim lim 1 lim[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]n n n nn n n nA A A AQ Q Q Q Q , lim lim lim 1 lim[ ] [ ] [ ] [ ]n n n nn n n nA A A AQ Q Q Q , 1[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]A A A AQ Q Q Q Q . (#1), (6).

    ) ): . 2.

    : 4. ) ) - A . , n nA A . 5. , Q | A , ) ) ).

    (3) [ ] [ ] [ ]n nA AA AQ Q Q nA A .

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 73

    , Q | G , - 1, 2, 3, Q |A , = GA , ( 1). Q |A -, , 1 2, , ... , MA A A A ( 2). - Q |A . , Q |A (, A ). ( ), Q |A n nA A . Q |A : Q |A .

    3 [Hopfs extension Theorem/Lemma]: Q |A , , A

    P , () 1, 2, 3.

    , :

    i) Q[ ] (. (5)).

    ii) Q |A Q | C , C - A . , Q |A - C A . .

    : 6. (. 1, (5)) i) - 3

    ( )

    lim lim 0 .Q[ ]n n

    n n n nn n

    B

    B B B

    A

    ( ) i) :

    i' ) ( )

    lim 0 lim .Q[ ]n n

    n n n nn n

    B

    B B B

    A

    7. , () - . - i' ).

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 74 . 2

    8. ( ) i' ), , ( / ). , ,X d - () , i i IG i i IF X , , fin IP I , , ,X d :

    i i I i fin i M ii IG X X G M I X G P ,

    i fin i M i i I ii IF X M I F F P . : ,X d (, i M iF M ) (, i I iF ). , , () ( ), - ( n nB ) i' ).

    , 3 , , . , ( ) , - . ( ) P , 3 (Hopfs extension Theorem/Lemma) .

    --------------------------------------------------

    - (Caratheodory method)

    2: *Q | P (outer or exterior measure), :

    1. * 0Q [ ] , (7)

    2. * *Q [ ] Q [ ]E F E F , (4) (7)

    3. 1

    * *Q [ ] Q [ ]m m mm

    E E E E

    , (5) (7)

    (4) , *Q | P .

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 75

    , , mE F E P .

    : 1. *Q | P 0, , * 0,Q P: . 1 2. *Q [ ]H , H , 1,2,3, .

    *Q | P ( ), *Q | P ( ).

    2. 2 () 3, . ( ) (-). 3. ( ) - , . ., .., (Munroe, 1953), Sec. 11. ( 3, ), Q |A . 4. , , to 1918 (Constantin Carathodory)(6). . - , , , , - . A.N. Kolmogorov, - (1933). :

    3: *Q | P . E

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]W W W E W E P (8) *Q (7). (-

    (5) , *Q | P [ ]. (6) Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Constantin_Carath%C3%A9odory. - (Georgiadou, 2004), Constantin Carathodory: Mathematics and Politics in Turbulent Times. (7) ( (8)) . ?. .., 127 (Hewitt & Stromberg, 1965) How Caratheodory came to think of this definition seems mysterious, since it is not in the least intuitive.

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 76 . 2

    (8)) E (divides well) . *Q

    ** ,Q U U . , . , ** ,Q U U .

    4 [ ]: *Q | P ** ,Q U U *Q .

    , : () *U , () * *Q | U () , () *U , () * *Q | U .

    , * *Q | U .

    : 5. , () () () (), () -. , , () () . -, ( ), ( ) . , . 6. *Q | P ( ), W W E W E , * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]W W E W E . , (8) () -

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]W W W A W A P . (9)

    4:

    (): E W P , E W P (). , *U . ,A B

    W P . A B . , * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]W W A W A [ A W ]

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]A BW A B W AW (#1)

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 77

    [ B W , W A ]. ,

    .

    A B A B

    W A B A W A B W A

    A B A

    W A B

    , W A B W A W A B , , - *Q | P ,

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]W A B W A W A B . (#1),

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]W W A B W A B . , A B W P . , , *U , .

    (): 1 2 1 2 1 2* *, , ,A A A A A A A U U . -

    1 2

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]A A A . (#2) : 1

    *A U , 1A - , W A , W . , 1 1

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]W A W A A W A A . 1 1 1 2,A A A A A A . ,

    1 2* * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]W A W A W A . (#3)

    (#3) W A (#2). (#3), : *,nA n U , nA , 1

    *n NN n nA A

    U ,

    , W ,

    1 1* * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]

    n Nn NN n n nn

    W A W A W A

    . (#4)

    (): *,nA n U , 1 21 2 n nn n A A .

    1*n p

    p n nB A U limn n ppA A B .

    *A U . *pB U , -

    p ( *U , ()), pB W :

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]p pW W B W B . (#5) , 1 1n p n pp n n n nW B W A W A . (#4),

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 78 . 2

    1 1* * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]

    n pn pp n n nn

    W B W A W A

    . (#6)

    , pB A , p pB A W B W A , -

    *Q | P , * *Q [ ] Q [ ]pW B W A . (#7) (#6) (#7), (#5)

    1

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]n p

    nnW W A W A

    .

    p ,

    1

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]n

    nnW W A W A

    . (#8)

    , n nA A , n nW A W A , n nW A W A . , 3,

    1

    * *Q [ ] Q [ ]n

    nnW A W A

    . (#9)

    (#9) (#8) * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]W W A W A , () n nA A

    W . , *U . , - (. ?? 5), .

    (): (#8) W A , n nA A A ,

    1

    * *Q [ ] Q [ ]n

    nnA A

    .

    *Q | P (.., W A (#9)). , , n nA A ,

    *,nA n U , nA ,

    1

    * *Q [ ] Q [ ]n

    nnA A

    .

    , * *Q | U *Q | P *U . 4.

    ( ) , .

    5 [ ]: * *Q | U , () 4, :

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 79

    (1) A , * 0Q [ ]A , *U . (2) *Q . , E A , * 0Q [ ]A , E *U . (3) 1 2A A A , 1 2

    *,A A U , 1 2* *Q [ ] Q [ ]A A , -

    *AU , 1 2* * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]A A A .

    : (1) A , * 0Q [ ]A , W :

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]W W A W A . , W A A , , *Q [ ] , * * 0Q [ ] Q [ ]W A A . , * *Q [ ] Q [ ]W W A , , *Q [ ] . (2) E A * 0Q [ ]A , , *Q [ ] , - * * 0Q [ ] Q [ ]E A , * 0Q [ ]E . , *E U , (1).

    (3) 1 2A A A , , 1 2 1 1 2 1A A A A A A A A . , 2 1A A *U 2 1 2 1

    * * * 0Q [ ] Q [ ] Q [ ]A A A A . , 1 *A A U , - (2). , 1 1A A A A *U , - *AU . , 1 2 1A A A A ,

    - *Q [ ] , 1 1 2 1

    * * * *0 0Q [ ] Q [ ] Q [ ] Q [ ]A A A A A A , 1

    * *Q [ ] Q [ ]A A . .

    (2), , (, !) - () E . , Q |E , E . .

    4: Q |E ( E ). E AE 0Q[ ]A (, , E ), Q |E .

    , (- 5).

    Q | A () A . (

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 80 . 2

    ), A () , ( ) .

    A *U ( ) . .

    -------------------------------------------

    - Q |A * *Q | U

    , . 3, - . i) ii). 3 , . 1 Q |A *Q | P , P , , * *Q | U , *U , *Q . 2 A *U . 3 *Q[ ] Q [ ]A A AA . ,

    * *Q | U Q |A , *U , A . Q |A 3 . 4 ,

    *U A . ( ). ( 6), -. ( 3): ii) i): ) ) 1.

    i) ii): 1. Q |A . E ,

    1

    * inf ,Q [ ] Q[ ]m m m m mm

    E A E A A

    A

    : . (8) (10)

    *Q [ ] E . , ( ),

    1Q[ ]mm A

    ( ), infimum - (

    (8) mA .

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 81

    ) . *Q [ ] 0,1 : * 10,Q P: . * 1Q [ ]E (10) * 1Q [ ] Q[ ]E E A .

    : ( )m mA A () E m mE A . ( )m mA - ( ). , (10) :

    E , *Q [ ]E infimum 1Q[ ]mm A

    , ( )m mA A E .

    *Q | P , 1,2,3 ( (7,,)).

    (1) P A . , * *0 0Q [ ] Q [ ] Q [ ] .

    (2) E F , F ( A ) E . , E F . infimum infi-mum , .

    (3) 1

    *Q [ ]mm E

    , .

    1

    *Q [ ]mm E

    .

    *Q [ ]E 1

    *Q [ ]mm E

    , mE P mnA A : m n mnE A .

    *Q [ ] , (10), 0 , ( )mn nA

    mE

    1

    * *2

    Q [ ] Q [ ]mn m mn

    A E

    . , ,( )mn m nA

    E :

    m n mnE A

    . , , (10),

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 82 . 2

    ,

    1, 1 1 1

    1 1

    * * *

    * * .2

    Q [ ] Q [ ] Q [ ]

    Q [ ] Q [ ]

    mn mnm n m n

    m mmm m

    E A A

    E E

    0 , .

    , Q |A , *Q | P , . ( 4), *U , *Q - , , *Q [ ] *U . * *Q | U Q |A :

    * UA *Q[ ] Q [ ]A A A A .

    2 3.

    2. *A U . AA . A (9). () ( )m mF A W , () AA . , ( )m mF A A ( )m mF A A W A W A , , m mF A W A m mF A W A , , (10),

    1

    * [ ]mm

    F A W AQ

    1

    * [ ]mm

    F A W AQ

    . (#1) Q |A

    1 1 1

    .

    Q[ ] Q[ ] Q[ ]

    Q[ ] Q[ ] Q[ ]

    m m m

    p p p

    m m mm m m

    F F A F A

    F F A F A

    p , (#1),

    1 1 1

    * *Q[ ] Q[ ] Q[ ] Q [ ] Q [ ]m m mm m m

    F F A F A W A W A

    . infimum ( )m mF A W , (9). , , - A *U . ,

    * * G A U U ( *U ).

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 83

    3. *Q[ ] Q [ ]A A A A . , , AA . , A P AA . , (10), *Q [ ] Q[ ]A A . , *Q[ ] Q [ ]A A , ( )m mA A A , m mA A , (#2)

    1

    Q [ ] Q [ ]mm

    A A

    . (9) (#3) , , (10),

    * inf , ( )Q [ ] Q [ ] Q [ ]m m mmA A A A A A .

    (#3) Q |A , , 1.

    (#2) A , (#2) A : m mA A A . (), ( ) mA A , A . :

    m mA A A . (#4) (#4) mA A , , . , , A A , : 1 1B A A , 2 2 1B A A B , 3 3 1 2B A A B B , , 11mm m n nB A A B . mB , :

    ( )m mB A , m mB A , m m m mB A A A A . (#5) , , A :

    m mA B [ ].

    , (#5), Q |A (. 1), , m mB A Q |A , -

    1 1

    Q [ ] Q [ ] Q [ ]m mm m

    A B A

    , (#3). 3 ,

    (9) Q|A .

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 84 . 2

    Q[ ]A *Q [ ]A , AA .

    3 (Hopfs Extension Theorem/Lemma) :

    Q |A P , *Q | P , *U , , , * *Q | U - *Q | P ()

    * Q Q A . * *Q | U Q |A . * *Q | U - Q |A . - * *Q | U *Q | U , ( *Q | P *U ) ( Q |A *U ). 1.

    4. , *U - A , * * A U U . :

    * A U A *U ?

    , - , Card c , A *U :

    *Card A Uc . (11)

    . , 0,1 , A , 0,1a b , ,Q[ ]a b b a . (. 2 4 5) A ( Borel

    0,1B ) c . , , Cantor C (10)

    (10) Cantor : 0,1 1/3, 1 / 3, 2 / 3 . , 1/3, 2 21 / 3 , 2 / 3 2 2( 2 3 1) / 3 , ( 2 3 2 ) / 3 . , 1/3 mth-.

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 85

    (Borel) (11), Card C c , (12). , 2 c c . , Cantor C , , A 0,1B , . , ,

    C *U , (2) - 5 . , , , , A *U .

    Q |A * *|Q U , . , *Q [ ]E , *E U A , ( (10)). , ,

    * *Q | U ( Q |A ), - . - 7, ( 6).

    *Q | Q |A A . , - 3.

    Cantor 0,1 . (11) 0 , 1C B Cantor:

    13 1

    0

    3 1 3 20, 1 ,

    3 3

    m

    m m

    k

    mk

    k kC

    .

    . http://en.wikipedia.org/wiki/Cantor_set , Mohsen Soltanifar (2006) A Different Description of A Family of Middle-a Cantor Sets On A sequence of cantor Fractals. (12) Q[ ]C . 0 0 , 1C , 1 0 , 1 1 / 3, 2 / 3C ,

    2 2 2 22 1 1 / 3 , 2 / 3 7 / 3 , 8 / 3C C , ... , lim mm

    C C

    ,

    limQ[ ] Q[ ]mm

    C C

    . mC

    1 1 1 / 3Q[ ]C , 2 12 22 1 / 3 1 1 / 3 2 / 3Q[ ] Q[ ]C C , ,

    011 2 /3Q[ ]m

    n mn

    n nC . lim 0Q[ ]m

    mC

    .

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 86 . 2

    1. Q |A ( ) *Q | P , *U * *Q | U . () E ( A , A ), (-) *Q | Q |E E *Q | Q | A A .

    Q | Q |A A , Q | Q |A E * *Q | Q |A U , * A A E U .

    () Q | |QE E .

    Q |A

    * *Q | U

    *Q | P

    *Q | Q |E E

    *Q | Q | A A

    |Q E

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 87

    - Q | Q |G G

    Q | G , - G P , ()

    Q | Q |G G . , G , () Q[ ] . , ( ), Q | Q |G G , , .

    6: G (), P | G , Q | G - G . :

    P Q P Q G G . (12)

    : GD , : P[ ] Q[ ]D D D GD . G , .

    D Dynkin. ,

    D1) D , 1P[ ] Q[ ] . D2) ,A B A B B A D D . , ,A B D P[ ] Q[ ]A A P[ ] Q[ ]B B , P[ ] Q[ ]B A B A , , A B ,

    P[ ] P[ ] P[ ]B A B A Q[ ] Q[ ] Q[ ]B A B A . D3) 1, nnn n nnA A A A

    D D

    . nA D ,

    n , lim limP[ ] Q[ ] P[ ] Q[ ]n n n nn nA A A A

    [ P[ ] Q[ ] ] lim limP[ ] Q[ ]n nn nA A ,

    , 1n nA A , P[ ] Q[ ]n n n nA A . D G Dynkin. , Dynkin,

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 88 . 2

    Dynkin

    G

    G G D .

    , G D , P[ ] Q[ ] G . , 6 , P[ ] - - G , P | P |G G . , -, * *Q | Q |A U ,

    *Q | Q |A A . * * *Q | Q | A U , A *U , *Q [ ] -

    * U A . - A *U . (-- ).

    ( ) / ( ) . 3 Q |A ( ) * *Q | U , *U - A A . ,

    *U () A . , ,

    *Q | A * *Q | U ( - A ) ?

    ( , , - ):

    1: A *U , 2: *Q [ ]W , *W AU .

    () - .

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 89

    A () . ,n n nE A A A A , ,n n nE A A A A , ,n n nE A A A A A , ,n n nE A A A A A . , , A A , , A A . , - - , , - . 5, - A A ,

    A A A A A A . (13)

    ( ),

    7: A , Q |A (13) * *Q | U Q |A -

    . , W , A A ,

    W A * *Q [ ] Q [ ]W A . (14) *Q [ ]W W *Q | P (, W *Q ),

    *Q [ ]A *A A U * *|Q U .

    : , (10), , n , nk kA A W ,

    k nkW A 1

    * 1Q[ ] Q [ ]nkk

    A Wn

    . (#1) 0n k nkA A .

    (13) , A Q|A . . (Munroe, 1953), Sec. 12.

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 90 . 2

    01 1

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ] Q[ ]n nk nk nkk

    k k

    A A A A

    . (#2)

    (#1) (#2)

    01

    * * 1Q [ ] Q[ ] Q [ ]n nkk

    A A Wn

    . (#3) 00 0n nA A . nkA , (#1), 00W A , ( )

    00* *Q [ ] Q [ ]W A . (#4)

    , n

    00 0 00 0* *Q [ ] Q [ ]n nA A A A .

    (#3),

    00 0* * * 1Q [ ] Q [ ] Q [ ]nA A W n , n ,

    00* *Q [ ] Q [ ]A W . , (#4),

    00

    * *Q [ ] Q [ ]A W . , 00 n k nkA A , nkA A ,

    00*A A U .

    . 7 , *Q [ ]W *W AU .

    7: E , Q |E . *Q | P (14), Q |E . , W ( -), E E ,

    W E E *Q [ ] Q[ ]W E . (15) 1E , 2E (15),

    1 2 0[ ]Q E E . (15)

    : 7, E E , (15). , E , E E . (15) : 1 2,W E W E 1 2W E E . ,

    (14) *Q Q E ( ).

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 91

    ( )15

    1 1 2*Q[ ] Q [ ] Q[ ]E W E E

    .

    , 1 2 1 1 2 1Q[ ] Q[ ]E E E E E E . 1 2 1Q[ ] Q[ ]E E E . , 1 2 1 1 2 1 1 2 0Q[ ] Q[ ] Q[ ] Q[ ]E E E E E E E E . ( 1E , 2E ), 2 1 0Q[ ]E E . , 1 2 1 2 2 1 1 2 2 1 0[ ]Q Q[( ) ( ) ] Q[ ] Q[ ]E E E E E E E E E E .

    ( !). - W , , E E , ( W ) = ( E ). :

    5: Q |E , W . E E - (15) (measurable cover) W . 1E , 2E , W , (15), , .

    , , Q E , , (15), -. , AE , , AE , A N E 0Q [ ]N . , (-) ,A BE (,

    0[ ]Q A B ) . , (justified, well-posed)

    Qdef

    0[ ]QA B A B ( 10). , - QQ /E E E [ ]A , [ ] 0[ ]QA C E A C : . QQ /E E Q, , Q E - ( 10). ( ) - :

    6: , , Q E , *Q | P Q |E . () AE 0Q[ ]A Q .

    (15) .., -.

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 92 . 2

    () 0 *Q ( ).

    Q ( *Q ) (Q) ( * * *(Q ) ). ,

    0(Q) Q [ ]N N E : . (16) * * * * 0(Q ) Q [ ]N N : . (16)

    ( 7 5) ! , , :

    E *U . Q |E -

    W .

    E *U 8, . Q |E - W (W E ) , .

    8: E , Q |E , * *Q | U Q |E

    . , - *U U ,

    U E Z , E E * * * *(Q )Z U . (17) , *Z Q B E 0Q[ ]B .

    : 7, *U U Q C , , C E

    U C * *Q [ ] Q[ ] Q [ ]U C C . , * * * 0Q [ ] Q [ ] Q [ ]C U C U . Q - H E C U Q BE U H . U C H U H . (16) , C H E * * * 0Q [ ] Q [ ] Q [ ]U H H C U . , U H *Q , Q , BE , Q . E C H Z U H , -

    (16) C H U H . : C U , C H U H . , C U H C U H , C H U H H U H .

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 93

    . 8.

    8 *U *(Q )E . ,

    9: Q |E , *Q | P , Q |E , *(Q )

    *Q .

    ** (Q )U E . (18)

    : *E U ( ) * *(Q )U ( 5), * *(Q )E U . , * *(Q ) E U . - 8, (17).

    8 9 . ,

    *U E *(Q ) , , -, * *Q | U Q | A .

    10: E , Q |E , *Q | P Q |E

    .

    * * 0[ ]QU E U E U E : . (19)

    :

    * 0[ ]QU E U E C E : (#1) (19). , *C U . , ( ) C .

    C E . (, U E E U E , * 0[ ]Q U E ). C . i) , C (;). ii) U C . , U C , U E U E (17) * 0[ ]Q U E ,

    (17) :

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 94 . 2

    E E . iii) ,nU n , C , C . , nU C , nE E ,

    * 0[ ]Q n nU E . , n n n n n n nU E U E

    ( 7), , *Q | P , * * * 0[ ] [ ] [ ]Q Q Qn n n n n n n n nnU E U E U E . (#2) n nU C , (#1)

    n nE E E . i), ii), iii), C . , C E .

    *(Q ) . , *(Q )U , * * 0[ ] [ ]Q QU U E . , * *(Q ) (Q ) E C E C .

    , C C , E E , * 0[ ]Q C E , C E C E E E * * 0[ ] [ ]Q QC E C E ( C E C E ).

    , * *(Q ) (Q ) C E C E . , *(Q )C E .

    , 9, , *C U . - .

    U E U E E U U E E U

    U E E U E U U E U E

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 95

    - * *Q | U Q | A .

    A B , A B A B B A ,

    A B . ( ) * [ ]Q A B , * [ ]Q A B * [ ]Q B A , * [ ]Q A * [ ]Q B . , * [ ]Q A B * [ ]Q A , * [ ]Q B

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]A B A B . (20) () A A B B B A B A , () . , , ,

    : A B A C C B . (21)

    :

    .

    A C C B A C C A C B B C

    A

    A C B

    A B

    C C A C B

    B C C

    , , A BA BB Ax . x C . C A B , A CB . , A BA CBx C , A BA B A C BAC BC C . (20)

    * * *lim 0 lim[ ] [ ] [ ]Q Q Qn nn nE A A E

    .

    , n nA *lim 0[ ]Q nn E A , E .

    , *U U , n nA A . , , - ( ) A .

    11 [ (Approximation property)]: * *Q | U |Q A

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 96 . 2

    . , *U U , n nA A . ,

    ** lim 0[ ]Qn nn nU A U A U A . (22)

    () :

    ** 0 [ ]QU A U A U A . (22)

    (20)

    * ** 0 [ ] [ ]Q QU A U A U A . (23)

    : , . () . () () * *Q | U *Q | P . : (22). - V , ,

    *0 [ ]QV A V A V A : , (18) (#1) . (

    *U V ). , A V . V .

    i) V ( 0 , A A ). ii) V . , V V , , 0 , A A

    * [ ]Q V A . V A V A , V A V A ,

    * [ ]Q nV A * [ ]Q V A , A A . , V -

    (#1), V V . iii) V . , 0 nV V , n . ,nA A ,

    ,*

    2[ ]Q n n nV A

    .

    , ,n n n n n n nV A V A - * [ ]Q

    (18) *Q * [ ]Q V A ( ) * |Q P . V A ( ) (

    *U ). * [ ]Q *U ( ) .

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 97

    , ,,

    * *

    * 1 .22

    [ ] [ ]

    [ ]

    Q Q

    Q

    n n n n n n n

    n n nn n

    V A V A

    V A

    (#2)

    (#2) , ,n nA (-

    ) A . (21). 1 , ,, ,

    n Nn n n n n nV A A

    :

    1 , , , 1 ,

    , 1 , .

    n N n Nn n n n n n n n n n n n

    nn n n n n N n

    V A V A A A

    V A A

    * [ ]Q ,

    1 ,

    , 1 ,

    *

    * *

    [ ]

    [ ] [ ].

    Q

    Q Q

    n Nn n n n

    nn n n n n N n

    V A

    V A A

    (#3)

    ,

    1 ,*n

    n N nA U 1 ,lim nn N nN A

    . (#4)

    , 1 ,* [ ]Q nn N nA * [ ]Q

    * *Q | U . , (#4) ,

    1 , 1 ,* *lim lim 0[ ] [ ]Q Qn nn N n n N nN NA A

    .

    , / 2 0 , 0 0 ( )N N ,

    0 1 ,*

    2[ ]Q nn N nN N A

    .

    (#2) (#3),

    01 ,* 2 2[ ]Qn N

    n n n nV A .

    , n nV , A A , (#1),

    01 ,n Nn nA A .

    i), ii), iii) , V . A V , A V V . , ,

    *U V . *U U . , 10, E A

    * 0[ ]Q U E . , , 0 , A A ,

    * [ ]Q E A . (21) , ,U A E , * [ ]Q , * * * *[ ] [ ] [ ] [ ]Q Q Q QU A U E E A E A . , U V , , *U V .

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 98 . 2

    .

    : (22). *Q | P , (10), , 0 , U , n nA A U ,

    n nU A 1

    *02

    [ ]

  • 99

    -

    ( ) Q |A ( ) - * *Q | U , - *U . * A A E U ,

    Q | Q |A A , Q | Q |A E * *Q | Q |A U . (. 1). A *U , ( )

    *U A E Z , E A * * *(Q )Z U ,

    Z B A 0Q[ ]B . . 8. , 4 3 - 0,1Q |B , ,Q[ ]a b b a , / Q | A ( Q | E , * A E U ): , Q | A ( Q | E )

    , * *Q | U ( -) , , A ( E ) *U .

    / , (-) . , - Q | E (20), U (U E ) -, E Q | E , . 8, 9, 10, ( , ) . 1 Q | Q |E E , . () ( 1), , .

    Q | E ,

    * 0(Q , ) Q[ ]Z B Z B B E E : (24)

    (20) , / Q| E . .

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 100 . 2

    * (Q , )U E Z U E Z E E E : . (25)

    : 1. * (Q , )E Q E . () - Q | E -. E E , * (Q , )E , . 2. - * *(Q ) ** ,Q U U , , *U () *Q | P , Q | E ( 1). , , ( - ) , , ** ,Q U U

    * *(Q ) . * (Q , )E E , (24) (25), () Q | E .

    12 [ -]: E , Q | E , E (25). ,

    U E Z E , Q[ ] Q[ ]U E . (26) , () E , () Q | E , () Q | E .

    () E . i) E , . ii) U E . U E . U E Z Z B ( 0Q[ ]B ),

    0Z B Z B 0Z B Z . ,

    0 0 0U E Z E B Z E B Z E B E Z . , 0 0 0 1 1U E B E Z E B E Z E B E Z E Z , 1E E B E 1 0 0Z E Z Z B , 0Q[ ]B . -

    , U E . iii) ( )n nU E . n nU E .

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 101

    n n n nU E Z nE E * (Q , )nZ E . ,

    n n n n n n n n nU E Z E Z E Z , n nE E E * (Q , )n nZ Z E . n nU E .

    i), ii) iii), E .

    () Q | E ( ) (26) Q[ ]U . , U E , 1 1 2 2U E Z E Z , iE E , i iZ B E , 0Q[ ]iB , 1, 2i .

    1 2 1 1 2 2 2 2 2 2E E E Z E E Z E Z B () 2 1 1E E B . ,

    1 2 1 2 2 1

    1 2 2 1 2 1 0 .

    Q[ ] Q[( ) ( )]Q[ ] Q[ ] Q[ ] Q[ ]

    E E E E E E

    E E E E B B

    1 2Q[ ] Q[ ]E E , Q[ ]U ( (26)) .

    Q | E . 1. U E Z E , 0Q[ ] Q[ ]U E . 2. E , 1Q[ ] Q[ ] . 3. Q | E . nU E , n . ,

    n n nU E Z , nE E , Q[ ] Q[ ]n nU E . , n n n n n nU E Z , n nE E * (Q , )n nZ E , Q[ ] Q[ ]n n n nU E . ,

    Q [ ] Q[ ] Q[ ] Q[ ]n n n n n nn nU E E U , , Q | E .

    () , Q | E . W E 0Q[ ]W . X W E (, , 0Q[ ]X ). W E , W N Z , N E , Z B B E 0Q[ ]B . , 0Q[ ]W , 0Q[ ]N . X W , , X W N Z N B E . , 0Q[ ] Q[ ] Q[ ]N B N B . ,

    * (Q , )X E , , X E .

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 102 . 2

    (Munroe, 1953), Chapter 2, (Yamasaki, 1985), Chapter 1, (Billingsley, 1995), Section 3, (Ash & Dolans-Dade, 2000), Sections 1.2 and 1.3, (Skorokhod, 2005), (Richardson, 2009), Chapter 2, (Dudley, 1989), Chapters 3 and 4. , . , - , , , - () * *Q | U , () |Q A , () A - . A *U , , * |Q A * *Q | U .

    , Hopfs Extension Theorem (Lemma) , , Yamasaki (1985), Section 1, Richardson (2009), Section 2.4. ( ) Munroe (1953), Section 12, Dudley (1989), Section 3.3. Skorokhod (2005), ( - ) () , , (. 28).

    N , , , .

    1. G , Q | G 1, 2, 3. Q |A ( Q | G ), GA , ,A BA .

    2. P |A , - , , A ,

    , , ,n nB A B n A :

    0P [ ] , (.1)

    1P [ ] P [ ]A A , (.2)

    1P [ ] P [ ]A B A B , (.3)

    1P [ ] P [ ]n n n nA A , (.3)

    A B (21)

    (21) A B B A , .

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 103

    P [ ] P [ ] P [ ]B A A B A B , (.4)

    , P [ ] P [ ] P [ ]A B A A B , (.4)

    A B

    P [ ] P [ ] P [ ]A B A B , (.4)

    P [ ] P [ ]B A B A , (.5)

    ( , , ,n nA B A B A )

    P [ ] P [ ] P [ ]A B A B , (.5)

    P [ ] P[ ]n n nnA A , (.5) Bonferroni ( , , ,n nA B A B A )

    1 2 31

    ... 1P[ ] P[ ]N

    N nn

    A A A A A N

    , (.6) ( , , ,n nA B A B A )

    P [ ] P [ ] P [ ] P [ ]A B A B A B , (.7)

    P [ ] P [ ] P [ ] P [ ]

    P [ ] P [ ] P [ ] P [ ]A B A B C

    A B B C C A A B C

    (.7)

    ( ).

    3. 0,1Q[ ] A : . , ( )n nA A n nA A ,

    Q [ ] Q[ ]n n nnA A . , , 0,1Q[ ] A : .

    4. Q | E , n nA E ( E , ). ( n nA Q [ ]n nA ):

    liminf liminf limsup limsupQ[ ] Q [ ] Q [ ] Q[ ]n n n nn n n nA A A A

    . (.8)

    (.8) n nA ? : (.8) -

    16/7/14 3:32 AM ..

  • 104 . 2

    ( , -, 1 2). , , , - Q[ ] .

    ( )n nA E , limit inferior limit superior :

    1 1

    ** liminf limsupn n n nn k n k k n kn

    A A A A A A

    . ()

    k nn k

    C A

    , 1, 2, 3, ...k [] ()

    k nn k

    D A

    , 1, 2, 3, ...k [] ()

    ( ()) , . ,

    1 1*

    lim lim[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]kC

    n k k kk kk n k kA A C C CQ Q Q Q Q

    ()

    1 1

    * lim lim[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]kD

    n k k kk kk n k kA A D D DQ Q Q Q Q

    . ()

    ( )k kC E ( )k kD E

    k k kC A D , ,

    [ ] [ ] [ ]k k kC A DQ Q Q . ()

    ( )k kA E , [ ]k kAQ , . , , , limit inferior limit superior. liminf [ ]kk AQ

    limsup [ ]kk

    AQ

    . , (), () (),

    lim liminf liminf[ ] [ ] [ ]k k kk k kC C AQ Q Q ()

    limsup limsup lim[ ] [ ] [ ]k k kkk kA D DQ Q Q

    . ()

    (), (), () (),

    ** lim liminf limsup lim[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]k k k kk k kk

    A C A A D AQ Q Q Q Q Q

    .

    ( , lim inf lim sup). (.8).

    C:\Users\mathan\Dropbox\MA8HMATA\BOOK_Math_20_Stoch_book_B\Chapter_02a_MEASURE-THEORETIC

    BACKGROUND\08_Abstract Construction of Probability Measures-NEW.doc

  • 105

    , ( )k kA E A E , **A A A ,

    **[ ] [ ] [ ]A A AQ Q Q . (.8)

    liminf limsup[ ] [ ] [ ] [ ]k kk kA A A AQ Q Q Q

    ,

    [ ]k kAQ lim lim[ ] [ ] [ ]k kk kA A AQ Q Q ,

    Q[ ] (, -).

    5. * * *(Q ) *Q ( ), .

    6. * *Q | Q |A U - 7, (14).

    7. n n n n n n nU E U E .

    8. A B A B , A C C B A B B C C A A B C A B C .

    9. * *Q | U Q | A , A B *U ,

    * * *Q [ ] Q [ ] Q [ ]A B A B . . 10. , , Q E ,A B E . - 0Q A B Q E . , - QQ /E E , [ ]A ,

    [ ] 0[ ]QA C E A C : , Q, , Q E .

    16/7/14 3:32 AM ..