Acredito que agora deve estar claro que "a abordagem CLT" dá a resposta certa.
Vamos identificar exatamente onde a "abordagem LLN" dá errado.
Começando com as instruções finitas, fica claro que podemos subtrair de ambos os lados de maneira equivalente ou multiplicar ambos os lados por . Nós temosn−−√1/n−−√
P(1n−−√∑i=1nXi≤n−−√)=P(1n−−√∑i=1n(Xi−1)≤0)=P(1n∑i=1nXi≤1)
Portanto, se o limite existir, será idêntico. Definindo , temos, usando funções de distribuiçãoZn=1n√∑ni=1(Xi−1)
P(1n−−√∑i=1nXi≤n−−√)=FZn(0)=FX¯n(1)
... e é verdade que .limn→∞FZn(0)=Φ(0)=1/2
O pensamento da "abordagem LLN" é o seguinte: "Sabemos pelo LLN que converge em probabilidade para uma constante. E também sabemos que" convergência em probabilidade implica convergência na distribuição ". Portanto, converge em distribuição para uma constante ". Até aqui estamos corretos.
Em seguida, declaramos: "portanto, as probabilidades limitantes para são fornecidas pela função de distribuição da constante em variável aleatória",X¯nX¯n
X¯n1
F1(x)={1x≥10x<1⟹F1(1)=1
... então ...limn→∞FX¯n(1)=F1(1)=1
... e nós cometemos nosso erro . Por quê? Porque, como @AlexR. resposta observada , "convergência na distribuição" abrange apenas os pontos de continuidade da função de distribuição limitadora. E é um ponto de descontinuidade para . Isso significa que pode ser igual a mas pode não ser , sem negar a implicação de "convergência na distribuição para uma constante" do LLN .1F1limn→∞FX¯n(1) F1(1)
E, desde a abordagem CLT, sabemos qual deve ser o valor do limite ( ). Não sei como provar diretamente que .1/2limn→∞FX¯n(1)=1/2
Aprendemos algo novo?
Eu fiz. O LLN afirma que
limn→∞P(|X¯n−1|⩽ε)=1for all ε>0
⟹limn→∞[P(1−ε<X¯n≤1)+P(1<X¯n≤1+ε)]=1
⟹limn→∞[P(X¯n≤1)+P(1<X¯n≤1+ε)]=1
O LLN não diz como é a probabilidade alocada no intervalo . O que aprendi é que, nessa classe de resultados de convergência, a probabilidade está no limite alocado igualmente nos dois lados do ponto central do intervalo de colapso. (1−ε,1+ε)
A declaração geral aqui é, assuma
Xn→pθ,h(n)(Xn−θ)→dD(0,V)
onde é algum rv com a função de distribuição . EntãoDFD
limn→∞P[Xn≤θ]=limn→∞P[h(n)(Xn−θ)≤0]=FD(0)
... que pode não ser igual a (a função de distribuição da constante rv).Fθ(0)
Além disso, este é um exemplo forte de que, quando a função de distribuição da variável aleatória limitadora possui descontinuidades, a "convergência na distribuição para uma variável aleatória" pode descrever uma situação em que "a distribuição limitadora" pode discordar da "distribuição da variável limitante". variável aleatória "nos pontos de descontinuidade. A rigor, a distribuição limitadora dos pontos de continuidade é a da variável aleatória constante. Para os pontos de descontinuidade, podemos calcular a probabilidade limitativa, como entidades "separadas".