序列的近似行为(它根据逻辑上的理由在统计学上是稳定的)肯定不是不合适的。
64.收敛公理的排除“机遇理论基本问题”的解决
迄今频率极限除了具有提供一个可应用于无穷序列相对频率的明确概念外,在我们的概率论的重建中没有其他功能,因此我们可以借助它来定义(不受后效约束的)“绝对自由度”。因为正是相对频率被要求不受根据先行者作出选择的影响。
我们早就把我们的研究限制在具有频率极限的二择一,因此不言而喻地引入了收敛公理。现在,为了使我们摆脱这个公理,我将摆脱这个限制,而不用任何其它限制来代替它。这就是说我将不得不建构一个频率概念,它能接管被排除的频率极限的功能,并可应用于所有的无穷参考序列。
满足这些条件的一个频率概念是相对频率序列聚点的概念。(如果在任何给定的元素之后有一些与α的离差小于一定量,即使这个量很小,就说α值是某一序列的聚点。)这个概念可不加限制地应用于所有无穷序列,这一点可从这个事实中看出,即对于每一个有穷的二择一,与之相应的相对频率序列中必有至少一个这样的聚点存在。由于相对频率决不可能大于1,也不可能小于0,相对频率序列必定由1和0连结起来。而且作为一个无穷的连结起来的序列,它必须(根据著名的bolzano和weierstrass)至少有一个聚点。
简而言之,与一个二择一α相应的相对频率序列的第一个聚点被称为“α的中频率(midddlefrequency)”。因此,我们可以说:如果一个序列α有一个并且只有一个中频率,那么同时这就是它的频率极限;反之亦然:如果它没有频率极限,那么它就有不止一个中频率。
将会发现中频率概念十分适合于我们的目的。正如前面p是序列α的频率极限这一点是我们的估计——也许是假说性估计——一样,我们现在也可以使用p是α的中频率这一估计。而且假如我们采取必要的预防措施,我们能够借助这些估计的中频率进行计算,类似我们用频率极限计算一样。此外,中频率概念可应用于所有可能的无穷参考序列,没有任何限制。
如果我们现在试图把我们的符号αf’(β)解释为中频率,而不是频率极限,并且我们因而改变客观概率的定义(第59节),我们的公式大多数仍然是可推导的。然而有一个困难:某一中频率不是惟一的。如果我们估计或推测一个中频率是αf’(β)=p,那么这不排除αf’(β)有除了p以外的值。如果我们假定这并非如此,那就不言而喻要引入收敛公理。如果在另一方面,我们定义客观概率无需这种具有惟一性的假定,那么我们就获得(至少在第一个例子中)一个模棱两可的概率概念;因为在某些条件下一个序列可同时拥有都是“绝对自由的”若干中频率。但是这是难以接受的,因为我们习惯于用不含糊的或惟一的概率;也就是假定在同一参考序列内对于同一性质,可能有一个,并且只可能有一个概率p。
然而,无需极限公理定义惟一的概率概念的困难是容易克服的。我们可引入惟一性要求(毕竟是最自然的程度)作为最后一步,在假定了序列将是“绝对自由的”以后。这使我们对我们的似机遇序列定义以及客观概率定义提出下列修改作为对问题的一种解决办法。
设α为一个二择一(有一个或数个中频率)。设α的1有一个或只有一个“绝对自由的”中频率p;于是我们说α是似机遇或随机的,并且p是1在α内的客观概率。
这有助于把这个定义分为两个公理性要求。
(1)随机性要求:对于似机遇的二择一,至少必须有一个“绝对自由的”中频率,即它的客观概率p。
(2)惟一性要求:对于同一似机遇的二择一的同一性质,必定有一个且只有一个概率p。
前面建构的实例保证了这个新公理系统的无矛盾性。有可能建构不具有频率极限的序列,虽然它们有一个且只有一个概率。这表明新的公理要来实际上比老的更广泛,更不确切。如果我们以下列形式陈述(如我们可以陈述的那样)我们的老公理,这个事实甚至会变得更加明显:
(1)随机性要求:如上。
(2)惟一性要求:如上。
(2’)收敛公理:对于同一似机遇二择一的同一性质除了它的概率p外不存在其他中频率。
我们可从建议的要求系统中演绎出bernoulli定理,以及同它一起的经典概率计算定理。这就解决了我们的问题:现在有可能在频率理论的框架内演绎出大数定律,而无需利用收敛公理。此外,不仅第61节公式(1)和bernoulli定理的文字表述仍然不变,而且我们给予它的解释也仍然不变:在一个没有频率极限的似机遇序列情况下,几乎所有足够长的序列表明与p只有小的离差,这仍然是正确的。在这些序列中(正如在有频率极限的似机遇序列一样)具有拟发散行为的任何长度的节段,也就是与p的离差有任何量的节段,当然不时会出现。但是这些节段比较罕见,因为它们必定被其中所有的(或几乎所有的)节段具有拟收敛行为的序列极端长的部分所补偿。正如计算所表明的,这些延伸
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