第9章 概率空间与测度积分

Probability Spaces and Integration

从集合和函数重新定义概率。本章共6节。

本章导言

本科计算中,随机变量通常通过分布列或密度出现。这两类模型并未涵盖所有概率分布;无限次试验还需要同时处理无穷多个事件。本章明确哪些集合是事件、哪些函数是随机变量,以及怎样在同一个积分定义下统一离散、连续和混合模型。

证明按构造顺序展开:先选择可测集合并建立测度,再定义可测映射与推前分布,随后由简单函数构造积分。单调收敛、Fatou引理和控制收敛定理说明极限何时能移入积分;乘积测度与Fubini定理说明积分何时能换序。

最后两节研究可积性的强弱和测度之间的关系。一致可积性将在大数定律和鞅收敛中反复使用;拉东—尼科迪姆定理将在第11章给出一般条件期望的存在性。阅读时应分别记录定理的条件、结论及反例中失效的条件。

先修知识与阅读方式

第2章的可数可加性、第4章的分布函数、第7章的期望;需要熟悉集合运算与实数极限。

先按顺序读定义和证明,再独立完成练习。若直接从本章进入,可回到全书学习路线检查先修知识;遇到技术性证明思路,应结合节末文献补读对应论证。

本章各节

  1. 9.1 概率空间、生成族与测度扩张
    Probability Spaces and Extension
  2. 9.2 可测映射、分布与一般分布函数
    Random Variables and General Distributions
  3. 9.3 勒贝格积分与积分收敛定理
    Lebesgue Integration and Convergence
  4. 9.4 乘积测度、独立性与累次积分
    Product Measures and Independence
  5. 9.5 Lp空间与一致可积性
    Lp Spaces and Uniform Integrability
  6. 9.6 绝对连续与拉东—尼科迪姆定理
    Absolute Continuity and Radon–Nikodym