大数定律与中心极限定理
大数定律说明样本平均稳定到总体均值,中心极限定理说明标准化后的波动形状趋于正态。二者回答的问题不同,不能互相替代。
完成后应能
- 区分依概率收敛与分布收敛
- 核对条件后使用大数定律
- 对和与样本均值进行标准化并使用正态近似
直觉
直觉与对象
样本量增大时平均值的随机波动尺度约为 。中心极限定理保留这个波动并放大到稳定尺度,因此标准化分母是 或 。
推导
解题主线
先确认独立同分布或题目给出的定理条件;写出和的均值 与方差 ,再标准化。二项分布近似时根据题意考虑连续性校正。
定义
公式、条件与边界
辛钦大数定律:
适用条件: 且 。
边界检查:结论不是几乎处处收敛的无条件声明。
Lindeberg-Levy CLT:
适用条件:,,。
边界检查:标准化分母是 ,不能误写为 。
样本均值近似:
适用条件:大样本且满足 CLT 条件。
边界检查:总体正态时该分布对任意 精确成立。
易错边界
易错边界
中心极限定理给的是极限近似而非有限样本精确分布;总体方差不存在时经典 iid CLT 不可直接使用;大数定律不说明误差的正态形状。
小结
本章掌握标准
- 区分依概率收敛与分布收敛
- 核对条件后使用大数定律
- 对和与样本均值进行标准化并使用正态近似
公式与边界
辛钦大数定律
- 适用条件
- 且
- 边界提醒
- 结论不是几乎处处收敛的无条件声明
Lindeberg-Levy CLT
- 适用条件
- ,,
- 边界提醒
- 标准化分母是 ,不能误写为
样本均值近似
- 适用条件
- 大样本且满足 CLT 条件
- 边界提醒
- 总体正态时该分布对任意 精确成立