1.4 Elementos aleatórios
Muitas vezes não estamos interessados no resultado exato do nosso experimento aleatório, mas sim em uma determinada medição ou função de . Por exemplo, no caso do Exemplo 1.1 , talvez não nos interesse toda a função , mas apenas o seu valor no fim do dia . Essas medições são ditas elementos aleatórios que definimos à seguir.
Seja um espaço mensurável. Nesse caso, se é uma função -mensurável, dizemos que é um elemento aleatório em tomando valores em , ou um -elemento aleatório.
Consideramos os casos
-
a)
mensurável é dita variável aleatória.
-
b)
mensurável é dito vetor aleatório (-dimensional).
-
c)
mensurável é dita função aleatória.
Seguindo a motivação do Exemplo 1.1 , poderia ser que, por exemplo, estivéssemos interessados apenas na variável aleatória dada por .
Mostre que dada por é uma variável aleatória.
Citando Kingman em seu livro Poisson Processes: “a random elephant is a function from into a suitable space of elephants.”
Relembrando a nossa notação: .
Seja onde é um espaço mensurável com . Então para verificar que é um elemento aleatório, basta provar que para todo .
Demonstração.
Teoria da Medida. ∎
Se e são espaços topológicos dotados das correspondentes -álgebras de Borel, então toda função contínua é um -elemento aleatório.
1.4.1 Distribuição de elementos aleatórios
Se é um elemento aleatório e é dotado de uma probabilidade , então denotamos por , a chamada distribuição de , a medida de probabilidade
no espaço mensurável .
Essa definição corresponde com a de medida imagem vista no curso de integração que tem um papel ainda mais importante em probabilidade.
Fica como exercício verificar que é de fato uma probabilidade em .
Seja dada por . Nesse caso, mostre que para algum . Calcule o valor de .
Duas notações importantes nesse contexto são:
-
a)
Sejam e dois espaços de probabilidade e e dois elementos aleatórios. Dizemos que , quando . Note que e nem ao menos precisam pertencer ao mesmo espaço de probabilidade para dizermos que são igualmente distribuídos, mas precisam ser elementos aleatórios de mesmo tipo (ou seja, possuir o mesmo contradomínio).
-
b)
Escrevemos , que lê-se é distribuída como , onde é uma probabilidade em , caso .
Sejam e variáveis aleatórias tais que é nula quase certamente. Mostre que tem a mesma distribuição de .
O exercício acima é bastante simples, mas o usaremos para fazer uma importante observação sobre como são enunciados tipicamente os resultados de probabilidade.
Raramente encontramos teoremas que explicitam qual é o espaço de probabilidades em questão. Como no exercício acima, o contexto de um teorema frequentemente é dado apenas em termos de elementos aleatórios em e de suas distribuições. Dessa forma, podemos utilizar o resultado em vários contextos diferentes, desde que possamos encontrar elementos aleatórios que satisfaçam as hipóteses. Com o tempo, passamos até mesmo a considerar menos relevante a escolha específica do espaço amostral, focando cada vez mais na distribuição de seus elementos aleatórios.