1. 前言
0x1:发展历史
大数定律和中心极限定律是伴随着古典统计,古典概率论,函数分析,极限理论,现代概率论与数理统计这些理论一起发展起来的。科学家在提出和发展概率论理论体系的过程中,一个最大也是最根本的挑战就是,如何从理论上强有力地证明概率论是一个理论合理的数学理论,而不仅仅是基于大量的实际实验而得到的归纳假设,诚然,很多科学理论都是从科学实验里归纳总结得到的一般性推理,例如亚里士多德的重力理论,但是最终它们都必须被合理地嵌入在某个理论体系中,和其他理论互相推导成立,才能真正成为一门科学。
在概率论发展的初期,人们主要还是以实验归纳为主,人们发现,当大量重复某一相同的实验的时候,其最后的实验结果可能会稳定在某一数值附近。就像抛硬币一样,当我们不断地抛,抛个上千次,甚至上万次,我们会发现,正面或者反面向上的次数都会接近一半。
除了抛硬币,现实中还有许许多多这样的例子,像掷骰子,最著名的实验就是泊松抛针实验。这些实验都像我们传达了一个共同的信息,那就是大量重复实验最终的结果都会比较稳定。那稳定性到底是什么?怎样去用数学语言把它表达出来?这其中会不会有某种规律性?是必然的还是偶然的?
这一系列问题其实就是大数定律要研究的问题。很早的时候,人们其实就发现了这一规律性现象,也有不少的数学家对这一现象进行了研究,这其中就包括伯努利(后来人们为了纪念他,都认为他是第一个研究这一问题的人,其实在他之前也早有数学家研究过)。
伯努利在1713年在他的《猜度数》中提出了一个极限定理,当时这个定理还没有名称,后来人们称这个定理为伯努利大数定律。因此概率论历史上第一个有关大数定律的极限定理是属于伯努利的,它是概率论和数理统计学的基本定律,属于弱大数定律的范畴。
当大量重复某一实验时,最后的频率无限接近事件概率。而伯努利成功地通过数学语言将现实生活中这种现象表达出来,赋予其确切的数学含义。他让人们对于这一类问题有了新的认识,有了更深刻的理解,为后来的人们研究大数定律问题指明了方向,起到了引领作用,其为大数定律的发展奠定了基础。
除了伯努利之外,还有许许多多的数学家为大数定律的发展做出了重要的贡献,有的甚至花了毕生的心血,像德莫佛—拉普拉斯,李雅普诺夫,林德伯格,费勒,切比雪夫,辛钦等等。这些人对于大数定律乃至概率论的进步所起的作用都是不可估量的。
1733年,德莫佛—拉普拉斯经过推理证明,得出了二项分布的极限分布是正态分布的结论,后来他又在原来的基础上做了改进,证明了不止二项分布满足这个条件,其他任何分布都是可以的,为中心极限定理的发展做出了伟大的贡献。在这之后大数定律的发展出现了停滞。直到20世纪,李雅普诺夫又在拉普拉斯定理的基础上做了自己的创新,他得出了特征函数法,将大数定律的研究延伸到函数层面,这对中心极限定理的发展有着重要的意义。到1920年,数学家们开始探讨中心极限定理在什么条件下普遍成立,这才有了后来发表的林德伯格条件和费勒条件,这些成果对中心极限定理的发展都功不可没。
经过几百年的发展,大数定律体系已经很完善了,也出现了更多更广泛的大数定律,例如切比雪夫大数定律,辛钦大数定律,泊松大数定律,马尔科夫大数定律等等。正是这些数学家们的不断研究,大数定律才得以如此迅速发展,才得以完善。
在这篇文章中,笔者将尝试从时间线的维度,介绍几个核心的大数定理和中心极限定律的发展脉轮,并讨论其应用场景。
Relevant Link:
https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%A7%E6%95%B0%E5%AE%9A%E5%BE%8B
讯享网

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容,请联系我们,一经查实,本站将立刻删除。
如需转载请保留出处:https://51itzy.com/kjqy/57074.html