证明连续性随机变量的分布函数连续

如题所述

这个"连续性"的证明过程比较严谨,如下所述(你可以先准备好一张纸、一支笔,然后用笔在纸上将该证明过程写出来,这样就一目了然了,呵呵:)

【问题】如何“证明连续型随机变量的分布函数F(x)”是”连续函数”?
【证明过程】首先对于随机变量X的分布函数F(x),其形式为∫f(t)dt, 积分符号"∫"上限为x,下限为-∞,根据其形式,可判定此函数为“第一类反常积分”函数(即“无穷区间上的反常积分”函数)。因此根据“第一类反常积分”函数的定义,该函数可改写为F(x)=lim ∫f(t)dt,其中"lim"下面为“p->-∞”,积分符号"∫"的上限仍为x,下限为p。
根据分布函数F(x)的定义,设x1与x2为任意实数,可得:F(x2)-F(x1)=lim ∫f(t)dt
- lim ∫f(t)dt,其中两个"lim"下面均为“p->-∞”,第一个积分符号"∫"的上限为x2,下限为p,第二个积分符号"∫"的上限为x1,下限为p;继续化简,F(x2)-F(x1)=lim ∫f(t)dt
+ lim ∫f(t)dt,其中两个"lim"下面均为“p->-∞”,第一个积分符号"∫"的上限为x2,下限为p,第二个积分符号"∫"的上限为p,下限为x1;根据定积分的性质3(对区间的可加性),原式可化简为:F(x2)-F(x1)=lim ∫f(t)dt
,其中"lim"下面为“p->-∞”,而积分符号"∫"的上限为x2,下限为x1,可知上下限此时与变量p无关,因此可进一步将原式化简(即将"lim"去掉),F(x2)-F(x1)= ∫f(t)dt,其中积分符号"∫"的上限为x2,下限为x1。
再进一步证明分布函数F(x)是“连续函数”,根据“函数连续性”的定义,可令x2=x1+△x,则当△x->0时,可得lim [F(x2)-F(x1)] (注意:其中"lim"下面为“△x->0”,后续表达式同此)
= lim [F(x1+△x)-F(x1)] =
lim [∫f(t)dt] (其中积分符号"∫"的上限为x1+△x,下限为x1) 。
又根据随机变量X的分布函数F(x)定义的条件:函数f(t)(或称“函数f(x)”)为“非负可积函数”,可由可积函数(类)的性质"可积的必要条件"(若函数f(x)在闭区间[a,b]上可积,则函数f(x)在[a,b]上有界),可知函数f(t)在闭区间[x1,x1+△x]上有界,因此可得0≤f(t)≤M,其中“M”为一常数。
再由定积分的性质8,可得,若f(x)在[x1,x1+△x]上可积,0≤f(t)≤M,t∈[x1,x1+△x],M为常数,则有:0·[(x1+△x)-x1]≤ ∫f(t)dt ≤ M·[(x1+△x)-x1] (其中第二个表达式中积分符号"∫"的上限为x1+△x,下限为x1);此不等式可进一步化简为:0·△x ≤ ∫f(t)dt ≤ M·△x (其中第二个表达式中积分符号"∫"的上限仍为x1+△x,下限仍为x1);然后对该不等式的三个表达式同时应用"lim △x->0",即可由"函数极限存在的准则"定理1.1,即“夹逼定理",解得lim ∫f(t)dt =0,其中"lim"下面为“△x->0”。
即解得 lim [F(x1+△x)-F(x1)] = lim [∫f(t)dt] =0,其中"lim"下面为“△x->0”,积分符号"∫"的上限为x1+△x,下限为x1。由"函数连续性"的"△x -△y" 定义(即lim △y =0, 其中"lim"下面为“△x->0”),以及x1取值的任意性,可知分布函数F(x)是连续函数。
证毕。
注意:因为在网页上不好撰写数学符号,所以以上证明过程可在纸上写出来,这样可以一目了然。此证明过程比较完整,无删节,且每一步都标明了使用的性质或定理,供你参考。
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第1个回答  2012-05-28
因为连续型随机变量的分布函数是其密度函数的变上限定积分,根据牛顿-莱布尼兹的原函数存在定理(微积分基本定理),就可得到其是连续函数。本回答被提问者采纳
第2个回答  2012-05-18
连续性随机变量的分布函数连续是分布函数必须满足的三个条件之一(另两个是:单调不减;归一性)
第3个回答  2012-05-20
少年你这是为了什么呢?何必为难自己
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