Théorème de Kolmogorov: convergence de séries

Bonjour, je désire prouver le théorème suivant, et j'ai besoin de votre aide s'il vous plaît.

Soit $(X_n)_n$ une suite indépendante de v.a.r centrées uniformément bornée par $c$. On pose $S_n=\sum_{k=1}^nX_k$.
Prouver, en utilisant l'inégalité suivante : $\quad\forall \epsilon>0,\ \mathbb{P}(\max_{1 \leq k \leq n}|S_k| \leq \epsilon)\mathbb{E}[S_n^2]\leq(\epsilon+c)^2, $
que si $(S_n)_n$ converge $p.s.$ alors $\sum_{n \in \mathbb{N}^*}\mathbb{E}[S_n^2]$ converge.

Comment utiliser cette inégalité pour vérifier que la dernière série converge ? Faut-il prouver qu'elle est de Cauchy ?
Merci d'avance.

Réponses

  • Des idées? S'il vous plait
  • Le raisonnement suivant est-il correct ?

    On peut vérifier que $(S_n)_n$ converge p.s. si et seulement si $$\forall \epsilon >0,\ \lim_nP(\sup_{k \in \mathbb{N}}|S_{n+k}-S_n|>\epsilon)=0.
    $$ par hypothèse on a $(S_n)_n$ converge p.s, alors il existe $n_0 \in \mathbb{N}^*$ tel que : $$
    P(\sup_{k \in \mathbb{N}}|S_{n_0+k}-S_{n_0}| > 1) \leq \frac{1}{2},$$ en utilisant l'inégalité ci-dessus, on obtient : $\forall n \in \mathbb{N}^*,$
    \begin{align*}
    \frac{\mathbb{E}[(S_{n_0+n}-S_{n_0})^2] }{2}
    &\leq P(\sup_{k \in \mathbb{N}}|S_{n_0+k}-S_{n_0}| \leq 1) \mathbb{E}[(S_{n_0+n}-S_{n_0})^2] \\
    &\leq P(\max_{0 \leq k \leq n}|S_{n_0+k}-S_{n_0}| \leq 1)\mathbb{E}[(S_{n_0+n}-S_{n_0})^2] \\
    &\leq (c+1)^2
    \end{align*} On a : $\quad\displaystyle \forall n \in \mathbb{N}^*,\ \mathbb{E}[(S_{n_0+n}-S_{n_0})^2]=\sum_{k=n_0+1}^{n+n_0}Var(X_k).$
    D'où $\quad\displaystyle \forall n \in \mathbb{N}^*,\ \sum_{k=1}^nVar(X_k) \leq \sum_{k=1}^{n+n_0}Var(X_k) \leq n_0c^2+2(c+1)^2$
    D'où la série de variance converge (car une suite croissante et majorée converge).

    Ce théorème est une réciproque, pour le théorème de Kolmogorov concernant les séries.
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