limite de


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Estou pensando em mostrar que o limite: onde \ overline {F} = 1-F é a função de distribuição da cauda, \ overline {F} (x) = 1 − F (x) , onde F é a função de distribuição cumulativa

limx→∞xF¯(x)=0
F¯=1−FF¯(x)=1−F(x)F

Como x→∞ , F¯→0 , então temos uma forma indeterminada, reescrevo como:

limx→∞F¯(x)1/x
e use a regra de L'Hôpital :
limx→∞f(x)1/x2
mas isso requer conhecimento de f como x→∞ que eu não ter.

Como eu avalio esse limite?


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Você deve esclarecer suas suposições: o resultado reivindicado não é verdadeiro em geral (por exemplo, para Pareto), mas é válido quando X é positivo E[X]<∞ . Dica: use xPr{X>x}≤E[X1{X>x}] .
— Yves

@ Nitpicking militar um pouco, mas a condição é realmente um pouco mais fraca, exigindo integrabilidade. Por exemplo, pode-se mostrar xpPr{|X|>x}→0 implica E[|X|q]<∞ para todos q estritamente menores que p . Mas isso não é verdade para q=p em geral. De cabeça para baixo, acho que a densidade proporcional a 1/[xp+1log⁡x] para x>2 dá o contra-exemplo, mas confesso que não fiz as contas.
— cara

Isso é comprovado em um artigo com um nome bobo, a regra de darth vader na página 2. Este artigo não trata exatamente da sua pergunta, mas eles respondem à sua pergunta.
— RayVelcoro

Respostas:


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Supondo que a expectativa exista e por conveniência que a variável aleatória tem uma densidade (equivalente a ser absolutamente contínua em relação à medida de Lebesgue), mostraremos que

limx→∞x[1−F(x)]=0

A existência da expectativa implica que a distribuição não é muito atulhada, diferentemente da distribuição de Cauchy, por exemplo.

Como a expectativa existe, temos que

E(X)=limu→∞∫−∞uxf(x)dx=∫−∞∞xf(x)dx<∞

e isso é sempre bem definido. Agora observe que para ,u≥0

∫u∞xf(x)dx≥u∫u∞f(x)dx=u[1−F(u)]

e a partir destes dois segue-se que

limu→∞[E(X)−∫−∞uxf(x)dx]=limu→∞∫u∞xf(x)dx=0

como no limite, o termo aproxima da expectativa. Por nossa desigualdade e a não-negatividade do integrando, temos o nosso resultado.∫−∞uxf(x)dx

Espero que isto ajude.


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Obrigado (+1). Re-relaxando a suposição: quando, por exemplo, é uma distribuição de Cauchy, o valor limite de é , não zero. Para distribuições Student com parâmetro menor que ( indica Cauchy), esse limite é infinito. Fx(1−F(x))1/πt11
— whuber

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Para qualquer variável aleatória não negativa , temos (ver (21.9) a probabilidade e a medida de Billingsley ): Para , substituir por leva de a Y

(*)E[Y]=∫YdP=∫0∞P[Y>t]dt.
M>0YXI[X>M](∗)
(**)∫XI[X>M]dP=MP[X>M]+∫M∞P[X>t]dt≥MP[X>M].

Suponha que é integrável (ou seja, ), o lado esquerdo de converge para como , pelo teorema da convergência dominada. Segue-se que Portanto, o resultado segue.XE[|X|]<∞(∗∗)0M→∞

0≥lim supM→∞MP[X>M]≥lim infM→∞MP[X>M]≥0.

Observação: Essa prova usa alguma teoria da medida, que eu acho que vale a pena, pois a prova que assume que a existência de densidades não trata de uma classe majoritária de variáveis ​​aleatórias, por exemplo, variáveis ​​aleatórias discretas como binomial e Poisson.


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A prova realmente não exige que seja integrável, mas apenas que seja tal para alguns finitos , portanto, pode ter uma cauda esquerda pesada. A identidade do livro de Billingsley não é realmente necessária, pois tende a para com probabilidade 1. X 1 { X > x 0 } x 0 X X 1 { X > x } 0 x → ∞XX1{X>x0}x0XX1{X>x}0x→∞
— Yves

@ Yves @ guy Sim, bom ponto. Integrabilidade é apenas uma condição suficiente, mas nunca necessária. No entanto, pode ser a condição mais sucinta e normal imposta para derivar a relação solicitada pelo OP.
— Zhanxiong

ESTÁ BEM. Alternativa sucinta: . E(X+)<∞
— Yves

@Yves Of course :) #
— 585 Zhanxiong
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