Indépendance des v.a.

Salut, pouvez-vous m'aider s'il vous plaît, pour résoudre cet exercice.

On considère un espace probabilisé $(\Omega,\mathcal{A},\mathbb{P})$

1) Soit $(X_n)_{n}$ une suite indépendante de v.a.r. et de même loi. On suppose qu'il existe une suite $(x_n)_n$ de réels tels que : $$
\mathbb{P}\bigg(\limsup_n\Big|\frac{1}{n} \sum_{k=1}^{n}{X_k}-x_n\Big| \bigg)>0
$$ a) Prouver qu'il existe $\alpha \in \mathbb{R}_+$ tel que $\limsup_n\left|\frac{1}{n} \sum_{k=1}^{n}{X_k}-x_n\right|=\alpha ,\ \ p.s$

b) Soit $(Y_n)_n$ une copie indépendante de $(X_n)_n$ et $V_n=X_n-Y_n.$ Prouver que :
i) $\limsup_n\left| \frac{1}{n}V_n\right|<+\infty, \ presque \ sûrement$
ii) il existe $\beta \in \mathbb{R}_+$ tel que $\limsup_n\left| \frac{1}{n}V_n\right|=\beta, \ p.s$
iii) $\sum_n{\mathbb{P}(\left|V_n \right|>n(1+\beta))}<+\infty \ et \ \mathbb{E}(\left|V_1 \right|) <+\infty$

c) Soit $(H_n)_n$ une suite indépendante de v.a.r et de même loi avec $\mathbb{E}(\left|H_1 \right|) =+\infty.$
Prouver que, pour toute suite $(x_n)_n$ de réels, $\limsup_n\left|\frac{1}{n} \sum_{k=1}^{n}{H_k}-x_n\right| =+\infty, \ \ p.s.$

Pouvez-vous me donner des indications pour ces questions, svp.
Merci d'avance.

Réponses

  • Tu peux commencer par corriger ton énoncé, la formule $$\mathbb{P}\left(\limsup_n\left|\frac{1}{n} \sum_{k=1}^{n}{X_k}-x_n\right| \right)>0$$ ne voulant rien dire. Ensuite, il faut nous dire ce que tu as fait, et où tu bloques.
  • J'ai ouvert un nouveau compte, qui va être mon compte officiel. Excusez moi si j'ai fait une faute,
    j'ai oublié de mettre qu'elle est plus petite que l'infini : $$
    \mathbb{P}\bigg(\limsup_n\Big|\frac{1}{n} \sum_{k=1}^{n}{X_k}-x_n\Big| <+\infty\bigg)>0
    $$ Je n'ai pas connu su comment commencer par la première partie, pouvez-vous me donner une indication, j'ai essayé d'utiliser le lemme de Borel Cantelli mais je n'arrive à rien..
  • Connais-tu la loi du zéro $0-1$ de Kolmogorov (et la notion d'évènements asymptotiques?)
    Ensuite, il suffit de procéder par compacité en utilisant la définition de limite supérieure.
  • oui, mais je ne sais pas comment l'appliquer
  • Il te suffit ici de montrer que pour tout $\alpha \in [0, +\infty[$, l'événement $$
    \left\{\limsup_{n \to +\infty}\, \bigg|\frac{1}{n} \sum_{k=1}^{n}{X_k}-x_n\bigg|=\alpha\right\}
    $$ est asymptotique pour la suite des tribus engendrées par tes variables aléatoires.
  • La tribu asymptotique engendrée par les $(X_{n})$ est triviale (car les $(X_{n})$ sont i.i.d).
    L'évènement que tu regardes est un évènement asymptotique.
    Ainsi, par la loi du $0-1$ de Kolmogorov, l'évènement est de probabilité $0$ ou $1.$ Or, il est de probabilité strictement positive ainsi, on a $\mathbb{P}$-p.s. $$\limsup_{n} \vert \frac{1}{n}\sum_{k=0}^{n} X_{k}-x_{n} \vert <+\infty.$$
    Edit : Merci Skyffer!
    Etant presque sûrement bornée (ponctuellement), cette Va est aussi presque sûrement constante toujours par la loi du $0-1$ de Kolmogorov.
    Il suffit de considérer les événements suivants (qui sont de probabilité $0$ ou $1$) pour $\alpha\geq 0$ : $$\{ \limsup_{n} \vert \frac{1}{n}\sum_{k=0}^{n} X_{k}(\omega)-x_{n} \vert \leq \alpha\}.$$

    Les autres questions sont plus faciles... Il suffit de conditionner judicieusement entre autres...
    Enfin, la $c)$ est juste la contraposée du résultat précédent car la dernière question de $b)$ implique par Fubini que $X_{1}$ a une espérance.
  • Comment prouves-tu que $\beta\leq\alpha$ ? (je ne vois pas le lien entre les deux suites vu que $\omega \neq \omega'$ a priori)
  • Merci ! Hard comme première question, surtout sans aucune indication sur l'utilisation de la loi du 0-1.
  • merci pour l'aide!!
  • Bonjour, j'avais une autre question concernant ce problème, s'il vous plait si quelqu'un peut m'aider:

    Peut-on résoudre l'exercice en utilisant le lemme de Borel-Cantelli? Si oui comment?
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