Articulo de referencia

Almost surely

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In probability theory, an event is said to happen almost surely (sometimes abbreviated as a.s.) if it happens with probability 1 (with respect to the probability measure).[1] In other words, the set of outcomes on which the event does not occur has probability 0, even though the set might not be empty. The concept is analogous to the concept of "almost everywhere" in measure theory. In probability experiments on a finite sample space with a non-zero probability for each outcome, there is no difference between almost surely and surely (since having a probability of 1 entails including all the sample points); however, this distinction becomes important when the sample space is an infinite set,[2] because an infinite set can have non-empty subsets of probability 0.

Some examples of the use of this concept include the strong and uniform versions of the law of large numbers, the continuity of the paths of Brownian motion, and the infinite monkey theorem. The terms almost certainly (a.c.) and almost always (a.a.) are also used. Almost never describes the opposite of almost surely: an event that happens with probability zero happens almost never.[3]

Formal definition

Let (Ω,F,P){\displaystyle (\Omega,{\mathcal {F}},P)} be a probability space. An eventEF{\displaystyle E\in {\mathcal {F}}} happens almost surely if P(E)=1{\displaystyle P(E)=1}. Equivalently, E{\displaystyle E} happens almost surely if the probability of E{\displaystyle E} not occurring is zero: P(EC)=0{\displaystyle P(E^{C})=0}. More generally, any set EΩ{\displaystyle E\subseteq \Omega } (not necessarily in F{\displaystyle {\mathcal {F}}}) happens almost surely if EC{\displaystyle E^{C}} is contained in a null set: a subset N{\displaystyle N} in F{\displaystyle {\mathcal {F}}} such that P(N)=0{\displaystyle P(N)=0}.[4] The notion of almost sureness depends on the probability measure P{\displaystyle P}. If it is necessary to emphasize this dependence, it is customary to say that the event E{\displaystyle E} occurs P-almost surely, or almost surely (P){\displaystyle \left(\!P\right)}.

Illustrative examples

In general, an event can happen "almost surely", even if the probability space in question includes outcomes which do not belong to the event—as the following examples illustrate.

Throwing a dart

Un ejemplo es lanzar un dardo a un cuadrado unitario (un cuadrado con un área de 1) de manera que el dardo siempre impacte en un punto exacto del cuadrado, de modo que cada punto tenga la misma probabilidad de ser alcanzado. Dado que el cuadrado tiene un área de 1, la probabilidad de que el dardo impacte en cualquier subregión del cuadrado es igual al área de esa subregión. Por ejemplo, la probabilidad de que el dardo impacte en la mitad derecha del cuadrado es 0,5, ya que la mitad derecha tiene un área de 0,5.

La probabilidad de que el dardo impacte exactamente en un punto de las diagonales del cuadrado unitario es 0, ya que el área de las diagonales del cuadrado es 0. Es decir, el dardo casi nunca caerá en una diagonal (o, lo que es lo mismo, casi con seguridad no caerá en una diagonal), aunque el conjunto de puntos en las diagonales no esté vacío, y un punto en una diagonal sea tan posible como cualquier otro punto.

Lanzar una moneda repetidamente

Otro ejemplo es lanzar una moneda (posiblemente trucada), lo que corresponde al espacio de probabilidad.({H,T},2{H,T},PAG){\displaystyle (\{H,T\},2^{\{H,T\}},P)}donde el evento{H}{\displaystyle \{H\}}ocurre si se voltea una cabeza y{T}{\displaystyle \{T\}}si sale cruz. Para esta moneda en particular, se supone que la probabilidad de que salga cara esPAG(H)=pag(0,1){\displaystyle P(H)=p\in (0,1)}, de lo cual se deduce que el evento complementario, el de voltear una cruz, tiene probabilidadPAG(T)=1pag{\displaystyle P(T)=1-p}.

Se realiza un experimento en el que se lanza una moneda repetidamente, con resultadosincógnita1,incógnita2,{\displaystyle X_{1},X_{2},\ldots }y la suposición de que el resultado de cada lanzamiento es independiente de todos los demás (es decir, son independientes e idénticamente distribuidos ; iid ).

En este caso, cualquier secuencia infinita de caras y cruces es un posible resultado del experimento. Sin embargo, cualquier secuencia infinita particular de caras y cruces tiene una probabilidad de 0 de ser el resultado exacto del experimento (infinito). Esto se debe a que la suposición i.i.d. implica que la probabilidad de obtener todas caras es 0.norte{\displaystyle n}voltear es simplementePAG(incógnitai=H, i=1,2,,norte)=(PAG(incógnita1=H))norte=pagnorte{\displaystyle P(X_{i}=H,\ i=1,2,\dots ,n)=\left(P(X_{1}=H)\right)^{n}=p^{n}}Alquilernorte{\displaystyle n\rightarrow \infty }produce 0, ya quepag(0,1){\displaystyle p\in (0,1)}por suposición. El resultado es el mismo sin importar cuánto se desvíe la moneda hacia cara, siempre y cuandopag{\displaystyle p}está estrictamente entre 0 y 1. De hecho, el mismo resultado se mantiene incluso en análisis no estándar, donde se permiten probabilidades infinitesimales. [ 5 ]

Además, el evento "la secuencia de lanzamientos contiene al menos uno"T{\displaystyle T}"También sucederá casi con seguridad (es decir, con probabilidad 1). Si en lugar de un número infinito de lanzamientos, los lanzamientos se detienen después de un tiempo finito, digamos 1.000.000 de lanzamientos, entonces la probabilidad de obtener una secuencia de todas caras,pag1,000,000{\displaystyle p^{1,000,000}}, ya no sería 0, mientras que la probabilidad de obtener al menos una cruz,1pag1,000,000{\displaystyle 1-p^{1,000,000}}, ya no sería 1 (es decir, el evento ya no es casi seguro).

Asintóticamente casi seguro

En análisis asintótico , se dice que una propiedad se cumple asintóticamente casi seguramente (aas) si sobre una secuencia de conjuntos, la probabilidad converge a 1. Esto es equivalente a la convergencia en probabilidad . Por ejemplo, en teoría de números, un número grande es asintóticamente casi seguramente compuesto , por el teorema de los números primos ; y en teoría de grafos aleatorios , la afirmación "GRAMO(norte,pagnorte){\displaystyle G(n,p_{n})}está conectado " (dondeGRAMO(norte,pag){\displaystyle G(n,p)}denota los gráficos ennorte{\displaystyle n}vértices con probabilidad de aristapag{\displaystyle p}) es verdadero aas cuando, para algunosε>0{\displaystyle \varepsilon >0}

pagnorte>(1+ε)lnnortenorte.{\displaystyle p_{n}>{\frac {(1+\varepsilon )\ln n}{n}}.}   [ 6 ]

En teoría de números , esto se denomina " casi todos ", como en "casi todos los números son compuestos". De manera similar, en teoría de grafos, a veces se denomina "casi con seguridad". [ 7 ]

Véase también

Notas

  1. Weisstein, Eric W. "Casi seguro" . mathworld.wolfram.com . Consultado el 16 de noviembre de 2019 .
  2. "Casi seguro - Math Central" . mathcentral.uregina.ca . Consultado el 16 de noviembre de 2019 .
  3. Grädel, Erich; Kolaitis, Phokion G.; Libkin, Leonid ; Marx, Maarten; Spencer, Joel; Vardi, Moshe Y.; Venema, Yde; Weinstein, Scott (2007). Teoría de modelos finitos y sus aplicaciones . Springer. pág . 232. ISBN  978-3-540-00428-8.
  4. ^ Jacod, Jean; Protter (2004). Conceptos básicos de probabilidad . Saltador. pag. 37 . ISBN  978-3-540-438717.
  5. Williamson, Timothy (1 de julio de 2007). "¿Qué probabilidad hay de que salga una secuencia infinita de caras?" . Analysis . 67 (3): 173– 180. doi : 10.1093/analys/67.3.173 . ISSN 0003-2638 . 
  6. Friedgut, Ehud; Rödl, Vojtech; Rucinski, Andrzej; Tetali, Prasad (enero de 2006). "Un umbral preciso para grafos aleatorios con un triángulo monocromático en cada coloración de aristas". Memoirs of the American Mathematical Society . 179 (845). Librería de la AMS: 3–4 . doi : 10.1090/memo/0845 . ISSN 0065-9266 . S2CID 9143933 .  
  7. Spencer, Joel H. (2001). "0. Dos ejemplos iniciales" . La lógica extraña de los grafos aleatorios . Algoritmos y combinatoria. Vol. 22. Springer. pág. 4. ISBN   978-3540416548.

Referencias

  • Rogers, LCG; Williams, David (2000). Difusiones, procesos de Markov y martingalas . Vol.  1: Fundamentos. Cambridge University Press. ISBN 978-0521775946.
  • Williams, David (1991). Probabilidad con martingalas . Cambridge Mathematical Textbooks. Cambridge University Press. ISBN 978-0521406055.