2.2 Caso absolutamente contínuo

Uma outra maneira simples de definir um espaço de probabilidade é partindo de um espaço de medida. Seja (Ω,ℱ,μ)(\Omega,\mathcal{F},\mu) um espaço de medida e ρ:Ω→ℝ+\rho:\Omega\to\mathbb{R}_{+} uma função mensurável com ∫ρ⁢(x)⁢μ⁢(x⋅)=1\int\rho(x)\mu(\d{x})=1. Então podemos definir a probabilidade induzida

P⁢(A)=∫Aρ⁢(x)⁢μ⁢(x⋅).P(A)=\int_{A}\rho(x)\mu(\d{x}). (2.8)

Nesse caso, chamamos ρ\rho de a densidade de PP com respeito a μ\mu. Uma outra possível notação para a equação acima é P⋅=ρ⁢(x)⁢μ⋅\d{P}=\rho(x)\d{\mu} (lembrando a derivada de Radon-Nikodym).

Observe que o caso discreto pode ser definido em termos de uma densidade, onde ρ⁢(ω)=pω\rho(\omega)=p_{\omega} e μ\mu é a medida da contagem em Ω\Omega.

{example}

Vários exemplos podem ser obtidos via (2.8) se tomamos Ω⊆ℝ\Omega\subseteq\mathbb{R} e μ\mu a medida de Lebesgue restrita a Ω\Omega. Nesses casos, escrevemos P=ρ⁢(x)⁢x⋅P=\rho(x)\d{x} em Ω\Omega. Alguns exemplos importantes são:

  1.  a)
    ​

    Para a<b∈ℝa<b\in\mathbb{R}, definimos a medida U⁢[a,b]U[a,b] usando ρ⁢(x)=1b−a⁢\1[a,b]⁢(x)\rho(x)=\tfrac{1}{b-a}\1_{[a,b]}(x).

  2.  b)
    ​

    Para λ>0\lambda>0, definimos a medida \Exp⁢(λ)\Exp(\lambda) (chamada exponencial de parâmetro λ\lambda) por meio da densidade ρ⁢(x)=λ⁢exp⁡{−λ⁢x}\rho(x)=\lambda\exp\{-\lambda x\} em [0,∞)[0,\infty).

Podemos também usar a distribuição de um elemento aleatório para construir outras probabilidades, como mostra o seguinte exemplo.

{example}

Considere por exemplo X:[0,2⁢π]→ℂX:[0,2\pi]\to\mathbb{C} dada por X⁢(t)=exp⁡{−i⁢t}X(t)=\exp\{-it\}. A distribuição imagem X∗⁢U[0,2⁢π]X_{*}U_{[0,2\pi]} é o que chamamos de distribuição uniforme em 𝕊1\mathbb{S}^{1}, também denotada por US1U_{S^{1}}.

{exercise}

Mostre que U𝕊1U_{\mathbb{S}^{1}} não é absolutamente contínua com respeito à medida de Lebesgue em ℂ∼ℝ2\mathbb{C}\sim\mathbb{R}^{2}.

{exercise}

Mostre que U𝕊1U_{\mathbb{S}^{1}} é invariante por rotações rígidas de ℂ\mathbb{C}, isto é, se T:ℂ→ℂT:\mathbb{C}\to\mathbb{C} é uma isometria linear, T∗⁢U𝕊1=U𝕊1T_{*}U_{\mathbb{S}^{1}}=U_{\mathbb{S}^{1}}.

{exercise}

Construa uma probabilidade em S2S^{2} invariante por rotações.