Matemática · Glossário

O que é Limite superior de eventos?

Definição 21.23 Matemática universitária — Graduação 2 · Capítulo 21 — Probabilidade em espaços enumeráveis

Para uma sequência (An)(A_n) de eventos, o evento

lim supnAn=N=0 nNAn={ωΩ:ωAn para infinitos n}\limsup_n A_n = \bigcap_{N=0}^{\infty}\ \bigcup_{n \geq N} A_n = \{\omega \in \Omega : \omega \in A_n \text{ para infinitos } n\}

é o eventoAnA_n ocorre infinitas vezes”.

Exemplos

Exemplo 21.24 (Traduzindo “infinitas vezes” e “a partir de certa ordem”)

O complementar de lim supnAn\limsup_nA_n é, por de Morgan,

(NnNAn) ⁣c=NnNAnc={ω:ωAn para todo grande n},\Bigl(\bigcap_N\bigcup_{n\geq N}A_n\Bigr)^{\!c} = \bigcup_N\bigcap_{n\geq N}A_n^c = \{\omega : \omega \notin A_n \text{ para todo grande }n\},

o eventoa partir de certa ordem, AnA_n falha” (escrito lim infnAnc\liminf_nA_n^c). Assim, “AnA_n infinitas vezes” e “AncA_n^c a partir de certa ordem” são complementares — manter esse dicionário em ordem previne a maioria dos acidentes com quantificadores. Traduções de amostra para o lançamento de moedas: “infinitas caras” é lim sup{Xn=H}\limsup\{X_n = H\}; “apenas finitas sequências de 100100 caras” é o complementar de um limsup; “a frequência corrente converge para 12\frac12” é jNnN{p^n12<1j}\bigcap_j\bigcup_N\bigcap_{n\geq N}\{\abs{\widehat p_n - \tfrac12} < \tfrac1j\} — operações enumeráveis em toda parte, de modo que todos esses são eventos honestos.

Exemplo 21.26 (Sequências infinitas de caras)

Lance uma moeda honesta indefinidamente e seja AnA_n o evento “os lançamentos n,n+1,,n+k1n, n+1, \dots, n + k - 1 são todos cara” (uma sequência de kk caras começando no instante nn), para kk fixo. Os eventos AjkA_{jk} (j=1,2,j = 1, 2, \dots), dependendo de blocos disjuntos de lançamentos, são independentes, cada um de probabilidade 2k2^{-k}, e j2k=\sum_j 2^{-k} = \infty: por Borel–Cantelli 2, com probabilidade 11 infinitos blocos são todos-cara — todo padrão fixo recorre infinitas vezes, quase certamente. Reciprocamente, se deixarmos o comprimento da sequência crescer, Bn=B_n = {}“uma sequência de 2log2n2\log_2 n caras começa em nn” tem P(Bn)=n2\P(B_n) = n^{-2} somável, de modo que, quase certamente, apenas finitas dessas longas sequências começam: Borel–Cantelli calibra precisamente quão longas são as sequências mais longas.

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