張子峰，華志強(qiáng)

（內(nèi)蒙古民族大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 028043）

在眾多統(tǒng)計(jì)問題中，常常假設(shè)隨機(jī)變量是相互獨(dú)立的，但在解決實(shí)際問題時(shí)，這種獨(dú)立性假設(shè)通常不成立。為了更好地理解和解決這些問題，研究相依隨機(jī)變量的極限理論問題變得非常重要。因此，WANG等［1］提出經(jīng)典概率空間中WOD隨機(jī)變量的定義，如下：

定義1［1］隨機(jī)變量X1,X2,…,Xn被認(rèn)為是寬上相依（WUOD）隨機(jī)變量，如果存在一個(gè)有限正數(shù)序列g(shù)U(n)，使得對(duì)于所有有限實(shí)數(shù)xi,1 ≤i≤n，有

隨機(jī)變量X1,X2,…,Xn被認(rèn)為是寬下相依（WLOD）隨機(jī)變量，如果存在一個(gè)有限正數(shù)序列g(shù)L(n)，使得對(duì)于所有有限實(shí)數(shù)xi,1 ≤i≤n，有

當(dāng)一組隨機(jī)變量X1,X2,…,Xn同時(shí)具有寬上相依（WUOD）和寬下相依（WLOD）時(shí)，稱它們是寬相依（WOD）隨機(jī)變量，其中g(shù)U(n)、gL(n)稱為控制系數(shù)。如果一個(gè)隨機(jī)變量序列{Xn,n≥1} 的每個(gè)有限子集都是WOD 的，那么將其稱為WOD 隨機(jī)變量。另外，如果對(duì)于每個(gè)n≥1，{Xni,1 ≤i≤kn} 都是WOD 的（即每個(gè)子集都滿足WOD性質(zhì)），那么將這個(gè)隨機(jī)變量陣列{Xni,1 ≤i≤kn,n≥1} 稱為行內(nèi)WOD隨機(jī)變量。

由于華志強(qiáng)等［2］的深入研究，使得有關(guān)寬相依（WOD）隨機(jī)變量的研究理論得到進(jìn)一步推廣。完全收斂的概念由HSU等［3］引入，CHOW［4］在完全收斂的基礎(chǔ)上引入了完全矩收斂概念，它在概率極限理論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等不同領(lǐng)域的應(yīng)用中起到了關(guān)鍵作用，已經(jīng)得到了許多不同類型的結(jié)果。完全f-矩收斂的概念最早由WU等［5］提出，它比完全矩收斂更強(qiáng)，如下所示。

定義2［5］設(shè){Sn,n≥1} 為隨機(jī)變量序列，{an,n≥1} 為正常數(shù)序列，f:?+→?+為非遞減函數(shù)，且f( 0 )=0。那么可以說(shuō){Sn,n≥1} 完全f-矩收斂，如果對(duì)于任意ε＞0，

在某些適當(dāng)?shù)臈l件下，可以選擇函數(shù)f，使得這種收斂性質(zhì)得到廣泛適用，意味著完全f-矩收斂包含了完全矩收斂和完全收斂，關(guān)于完全f-矩收斂的更多內(nèi)容，可以參考LU等［6］的研究?jī)?nèi)容。

在實(shí)際應(yīng)用中，許多不確定性現(xiàn)象并不總是滿足期望值的可加性假設(shè)。因此，在這種情況下，PENG［7-9］引入了次線性期望的概念，這是對(duì)經(jīng)典線性期望的擴(kuò)展。

本文中使用了PENG［8］提出的框架和概念。令(Ω,? )是一個(gè)可測(cè)空間，令? 是被定義在(Ω,? )上的一個(gè)由實(shí)值函數(shù)組成的線性空間，對(duì)于任意的φ∈Cl,Lip(Rn)，如果X1,X2,…,Xn∈?，那么φ(X1,X2,…,Xn)∈?，其中Cl,Lip(Rn)表示在線性空間的局部Lipschitz函數(shù)。即對(duì)任意φ∈Cl,Lip(Rn)，存在常數(shù)c＞0,ε∈N 取決于φ，都有

也稱? 是由隨機(jī)變量所構(gòu)成的空間，并記X∈?。

定義3［8］稱E:? →:=[-∞,+∞]為次線性期望。如果對(duì)任意X,Y∈? 都有以下的性質(zhì)：

1）單調(diào)性：如果X≥Y，則E[X]≥E[Y]；2）保常數(shù)性：E[c] =c；3）次可加性：E[X+Y]≤E[X]+E[Y]；4）正齊次性：E[λX]=λE[X]，其中λ≥0 稱三元組(Ω,?,E )為次線性期望空間。給定一個(gè)次線性期望E，定義它的共軛期望? 為?[X]:= -E[-X]，?X∈?。

定義4［8］令? ??，一個(gè)函數(shù)V:? →[0 ,1] 成為容度，如果

1）V(φ)=0,V( Ω )=1；2）對(duì)任意A?B,A,B∈?，都有V(A) ≤V(B)。

如果對(duì)所有的A,B∈? 且A?B∈?，都有V(A?B)≤V(A) +V(B)，則稱V 具有次可加性。在次線性空間(Ω,?,E )，定義一對(duì)容度（V，V），即對(duì)任意A∈?，有

其中Ac是A的補(bǔ)集。

定義5［8］Choquet 積分為可以用V 和V 代替V得到相應(yīng)的積分。

1 預(yù)備知識(shí)

在本節(jié)中，提供一些引理來(lái)證明主要結(jié)果。下面給出了WOD 隨機(jī)變量的一個(gè)基本性質(zhì)，可以在WANG等［10］中找到。

引理1［10］設(shè){Xn,n≥1} 為WOD 隨機(jī)變量序列，如果{fn(·),n≥1} 為均非升（或非降）函數(shù)，則{fn(Xn),n≥1} 仍為WOD隨機(jī)變量序列。

下面介紹CHEN等［11］中2個(gè)次線性期望下的重要不等式。

引理2［11］（切比雪夫不等式）令f(x)＞0 是一個(gè)在R上的不減函數(shù)，那么對(duì)任何x＞0 ，有V(X≥x)≤E[f(x)]f(x)。

引理3［11］（Jensen不等式）令f(x)是R的凸函數(shù)，若E[X]和E[f(X)]都存在，則E[f(X)]≤f(E[X])。

下一個(gè)是V的指數(shù)不等式，其證明類似于孟垚［12］中的引理3.2，因此，省略這部分的證明。

引理4［12］令{Xn,n≥1} 是(Ω,?,E )下的WOD 隨機(jī)變量序列。假設(shè)對(duì)任意n≥1 有E[Xn] =0，那么對(duì)所有x＞0,y＞0 有

由次線性期望的定義和性質(zhì)，很容易可以得到以下引理。

引理5設(shè)X和Y是(Ω,?,E )上的2個(gè)隨機(jī)變量，那么|E[X]-E[Y]|≤E[|X-Y|]。

LIN等［13］首次給出了在次線性期望下WOD隨機(jī)變量的定義和相關(guān)的結(jié)論。

引理6［13］令X1,X2,…,Xn+1是(Ω,? )上的實(shí)值可測(cè)隨機(jī)變量，Xn+1在次線性期望下寬相依于(X1,X2,…,Xn)。如果對(duì)于每一個(gè)非負(fù)可測(cè)函數(shù)φi(·) 在? 上有相同的單調(diào)性，且E[φi(Xi)]＜∞,i=1,…,n+1，存在一個(gè)正的有限的實(shí)數(shù)h(n+1) 滿足

在次線性期望空間中，I(|X|≤a)并不一定是連續(xù)的。因此，E[I(|X|≤a)]未必成立。所以對(duì)定義在Cl,Lip上的函數(shù)，需要對(duì)示性函數(shù)進(jìn)行修正。于是，對(duì)函數(shù)∈Cl,Lip(? )進(jìn)行如下定義：

對(duì)于0＜μ＜1，設(shè)(x)∈Cl,lip(R)在x≥0 是單調(diào)下降的，且是一個(gè)偶函數(shù)，使得對(duì)?x∈R，0 ≤≤1，且當(dāng) |x|≤u(x)=1；當(dāng) |x|＞1~(x)=0，則

鑒于上述觀點(diǎn)，得到了類似孟垚［12］中定理3.1的結(jié)論。

引理7［12］設(shè){Xnk,1 ≤k≤kn,n≥1} 是在(Ω,?,E )下的行內(nèi)WOD隨機(jī)變量陣列，且{an,n≥1} 是一列正的常數(shù)列。假設(shè)滿足以下2個(gè)條件：

（Ⅰ）對(duì)任何θ＞0，設(shè)

（Ⅱ）存在常數(shù)η＞0,0＜p≤2和δ＞0，使得

那么，對(duì)于任意的ε＞0，有

2 主要內(nèi)容

定理1設(shè){Xnk,1 ≤k≤kn,n≥1} 是一列在(Ω,?,E )下的行內(nèi)WOD 隨機(jī)變量陣列，{an,n≥1} 是一列正的常數(shù)。設(shè)f(x)＞0,x∈( 0,∞)為增函數(shù)，f( 0 )=0。且η≥1，0 ≤μ≤1為常數(shù)。假設(shè)以下條件成立：

1）對(duì)任意θ＞0，

2）對(duì)任意κ＞0，

3）存在常數(shù)0＜p≤2 和δ＞0，使得

4）當(dāng)n→∞時(shí)，有

5）定義g(x)為f(t)的反函數(shù)，即g(f(t))=t,t≥0。且

證明因?yàn)閒(x)遞增且η≥1，0 ≤μ≤1，根據(jù)條件（1），所以有

對(duì)所有θ＞0，根據(jù)引理2和條件（2），有

這滿足了引理7的條件（Ⅰ），條件（3）顯然使引理7的條件（Ⅱ）成立。

對(duì)n≥1，定義，對(duì)?ε＞0，通過Choquet積分的定義，有

由引理7可知

下一步，為了證明式（3），僅需要證明I2＜∞

對(duì)于I3，根據(jù)引理2和式（4），有

為了證I4＜∞，定義兩列隨機(jī)變量{Ynk} 和{Znk} ，對(duì)n≥1，1 ≤k≤kn和t≥f(δ)，定義

通過引理1，很容易看出{Ynk-E[Ynk],1 ≤k≤kn,n≥1} 是一個(gè)行內(nèi)WOD隨機(jī)變量陣列，通過條件（4），當(dāng)n→∞，有

因此，當(dāng)t≥f(δ)時(shí)，結(jié)合引理5，對(duì)所有足夠大的n，有

于是對(duì)所有足夠大的n

從而可得

對(duì)于I5，根據(jù)引理2和式（4），有

對(duì)于I6，有E[Ynk-E[Ynk] ]=0，應(yīng)用引理4，令，得到

通過條件（4），當(dāng)n→∞，得到

因此，對(duì)所有足夠大的n，

從而可得

對(duì)于I8，通過引理3、引理5和Cr-不等式，有

因?yàn)間(t)是遞增的，且η≥1，所以0＜g-η(t)≤g-η(f(δ))=δ-η，而S(t)是不減的，所以，因此有g(shù)-η(t)≤δ-η-1f(δ)S(t)和g-2η(t)≤CS(t)g-η(t)。

為了估計(jì)I9，因?yàn)楹?＜p≤2，根據(jù)條件（3）和條件（5），有

對(duì)于I10，顯然有

從條件（4）可得出，對(duì)所有足夠大的n，

根據(jù)條件（2）和條件（5）

最后，對(duì)于I11，因?yàn)閠≥f(δ)，由引理2和條件（4）可得，對(duì)所有足夠大的n

于是再次由式（4），可以得到

因此，從式（5）～式（16）能夠得出式（3）。

綜上，完成了定理1的證明。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)次線性期望空間中WOD隨機(jī)變量的完全f-矩收斂性進(jìn)行了研究，推廣了LU等［6］的經(jīng)典概率空間下WOD隨機(jī)變量的完全f-矩收斂，得到了次線性期望下WOD隨機(jī)變量的完全f-矩收斂。