“统计中,若某非负估计误差的期望趋零,Markov 可证明依概率一致;单个 e value 若在零假设下满足期望不超过一,Markov 给出的只是该次抽样规则下的尾界。要在任意停时读取证据,还…”
形式陈述
设
对任意
特别地,若
这里的概率控制整条无限路径,而非预先选定的某一个时间。
直觉
把
关键是达到目标后就冻结财富。这样,后来从高点跌落的路径也会被计入;未达到目标的路径因为财富非负,无法用负债抵消已经达到目标的财富。正是这个非负条件,使一次预算足以约束无限次查看。
截断命中时间的证明
令
没有命中时取
在
令
还需处理定理中的上确界:一列数可以从下方趋近
对右边使用刚证明的命中界,再令
例子与边界
公平硬币与越界幅度
独立抛公平硬币,令
尚未出现反面时,下一步财富以各一半概率翻倍或归零,条件平均恰等于当前财富;归零后一直为零,所以它是非负鞅。
阈值为
这个过程的路径最大值可以有很大的期望,Doob 最大不等式中的同一硬币例具体说明了为什么尾概率控制不等于强
哪些条件不能省略
仅有每个固定时刻
非负性也不能去掉:从零开始的对称随机游走会以正概率达到正水平,而以初值期望零套用本定理会错误地给出零上界。允许负财富时,失败路径可以承担任意债务,前面的点态下界随即失效。
Doob 的有限时间尾界以非负下鞅的终点期望为预算;本定理以非负上鞅的初始期望为预算。非负鞅同时满足两种方向,因此处在两者交集,但一般上鞅不能直接当下鞅使用。
推论与应用
若每个零假设分布下的证据过程都满足这些条件,在首次
混合序贯边界先把一族指数上鞅平均,再用本定理把财富阈值转成观测和的弯曲边界。序贯概率比检验则以似然比鞅提供具体证据过程;双边决策仍需分别校准两类错误。
没有越界只表示尚未积累足够反对证据,不能据此宣布零假设为真。Ville 保证错误概率,却不保证检验会停止、具有高功效或所需样本量很小。
参考资料
- Rick Durrett, Essentials of Stochastic Processes, 2nd ed., Springer, 2012;链接为 December 2011 作者稿,§5.5,Lemma 5.18,稿内 p. 172。
- Aaditya Ramdas, Peter Grünwald, Vladimir Vovk, Glenn Shafer, Game-Theoretic Statistics and Safe Anytime-Valid Inference, Statistical Science 38(4), 576–601, 2023,§2.5。
- Jean Ville, Étude critique de la notion de collectif, Gauthier-Villars, 1939,历史来源。