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W-Maße auf Produktausgangsräumen

  Ein spezielles W-Maß über einem Produktausgangsraum ist durch das Produkt-W-Maß zweier W-Maße gegeben.

Bei der Bestimmung von Wahrscheinlichkeiten beliebiger Ereignisse aus dem Produktausgangsraum erweist sich der tex2html_wrap_inline5738 -Schnitt von Mengen als nützlich.

An die Spitze unserer Überlegungen stellen wir ein Beispiel.

7.1 Beispiel
 Beim zweimaligen Werfen mit einem unverfälschten Würfel bestimme man die Wahrscheinlichkeit dafür, daß

(1)
beim ersten Wurf die Augenzahlen 1 oder 2,
(2)
beim zweiten Wurf die Augenzahlen 3, 4 oder 5,
(3)
beim ersten Wurf die Augenzahlen 1 oder 2 und beim zweiten Wurf die Augenzahlen 3, 4 oder 5 eintreten.

Zur Beschreibung der einzelnen Würfe wählen wir jeweils für den Ausgangsraum die Mengen tex2html_wrap_inline5740 und für die W-Maße tex2html_wrap_inline5742 bzw. tex2html_wrap_inline5744 beide Male die diskrete Gleichverteilung (auf tex2html_wrap_inline5740 ). Zur Beschreibung des zweimaligen Wurfes sei tex2html_wrap_inline5748 der Ausgangsraum, während das W-Maß P durch die diskrete Gleichverteilung auf tex2html_wrap_inline5748 gegeben sein.

Weiter sei tex2html_wrap_inline5754 sowie tex2html_wrap_inline5756 . Dann gilt

(1)
tex2html_wrap_inline5758 ;
(2)
tex2html_wrap_inline5760 ;
(3)
tex2html_wrap_inline5762 .

Offenbar ist tex2html_wrap_inline5764 -- eine Einsicht, die man sofort für beliebige Mengen tex2html_wrap_inline5766 bestätigen kann. Wegen tex2html_wrap_inline5768 folgt
(7.1.1)
tex2html_wrap_inline5770  

Die sich als ,,Produktregel`` präsentierende Beziehung (7.1.1) ist freilich eine Konsequenz aus der Festlegung der W-Maße tex2html_wrap_inline5772 und tex2html_wrap_inline5744 .

Beispiel 7.1 bzw. die als Produktregel angesprochene Beziehung (7.1.1) gibt Anlaß zur Definition des Produkt-W-Maßes als ein spezielles W-Maß über dem Produkt von Ausgangsräumen. Die Definition wird durch Satz 7.2 vorbereitet.

7.2 Satz
 Seien tex2html_wrap_inline5776 W-Maße auf tex2html_wrap_inline5778 , tex2html_wrap_inline5780 ihre W-Funktionen, i=1,2 sowie tex2html_wrap_inline5784 .

7.2.1
  Die durch
(7.2.1.1)

  eqnarray1377

definierte Abbildung tex2html_wrap_inline5786 ist eine W-Funktion.
7.2.2
  Für das durch w über tex2html_wrap_inline5790 eindeutig festgelegte W-Maß P und nur für dieses gilt:
(7.2.2.1)
  tex2html_wrap_inline5794

Beweis:

7.2.1:
Da tex2html_wrap_inline5796 und tex2html_wrap_inline5798 W-Funktionen sind, ergibt sich aufgrund der Definition von w mit Hilfe des Umordnungssatzes für unendliche Reihen mit nichtnegativen Gliedern

eqnarray1388

Damit ist w nach 4.6 eine W-Funktion.

7.2.2:
Für tex2html_wrap_inline5804 folgt wiederum nach dem Umordnungssatz für Reihen mit nichtnegativen Gliedern

eqnarray1395

d.h., das durch w auf tex2html_wrap_inline5790 eindeutig festgelegte W-Maß P genügt (7.2.2.1).

Erfüllt ein beliebiges W-Maß Q auf tex2html_wrap_inline5790 die Beziehung (7.2.2.1), so gilt P=Q, denn man setzt im Rechtsterm von (7.2.2.1) für tex2html_wrap_inline5818 , bzw. tex2html_wrap_inline4514 insbesondere tex2html_wrap_inline5822 tex2html_wrap_inline5824 , so wird klar, daß P und Q dieselbe W-Funktion (A HREF="node7.html#7211">7.2.1.1) haben und infolgedessen übereinstimmen. tex2html_wrap_inline4340

7.3 Definition  
Seien tex2html_wrap_inline5832 , i=1,2 zwei W-Räume. Das durch 7.2.2.1 auf tex2html_wrap_inline5790 eindeutig festgelegte W-Maß heißt das Produktmaß (präziser Produkt-W-Maß) von tex2html_wrap_inline5742 und tex2html_wrap_inline5744 ; in Zeichen: tex2html_wrap_inline5842 .

Dieses ist charakterisiert durch die Produktmaßeigenschaft:

(7.3.1)
tex2html_wrap_inline5844  

Der W-Raum tex2html_wrap_inline5846 heißt der Produkt-W-Raum der W-Räume
tex2html_wrap_inline5832 , i=1,2
.  

Das Produkt-W-Maß ist ein Beispiel für ein W-Maß über einem Produktausgangsraum. Die Gleichverteilung über tex2html_wrap_inline5748 , wie sie in Beispiel 6.1 eingeführt wurde, ist offenbar das Produktmaß der Gleichverteilungen jeweils über tex2html_wrap_inline5740 .

7.4 Bemerkung
 Selbstverständlich läßt sich die Produktmaßdefinition sofort auf W-Maße tex2html_wrap_inline5856 ausdehnen. In diesem Falle schreiben wir dann

displaymath5726

Die Produktmaßbildung ist -- wie das Konstruktionsprinzip für Produktmaße lehrt -- kommutativ und assoziativ.

Die Produktmaßeigenschaft (7.3.1) gibt lediglich eine Handlungsanleitung zur Bestimmung der Wahrscheinlichkeit von ,, Rechtecksereignissen`` tex2html_wrap_inline5858 . Bei der Bestimmung von Wahrscheinlichkeiten für beliebige Ereignisse tex2html_wrap_inline5860 hat man selbst bei Produktmaßen gemäß (4.4.1) bzw. (4.6.1) vorzugehen.

In der Folge betrachten wir über dem Produktausgangsraum tex2html_wrap_inline5790 ein W-Maß P, das fallweise im Sinne der Spezialisierung auch als Produkt-W-Maß vorausgesetzt wird.

Sei tex2html_wrap_inline5860 und tex2html_wrap_inline5868 . Dann meint tex2html_wrap_inline5870 den tex2html_wrap_inline4490 -Schnitt der Menge A an der Stelle tex2html_wrap_inline4490 , vgl. 1.3.1. Sind tex2html_wrap_inline5778 , i=1,2 und mithin A diskrete Mengen, so gilt

(7.5)

displaymath5727

  Damit erhält man aufgrund der Abzählbarkeit von A bzw. der tex2html_wrap_inline5120 -Additivität von P

(7.6)

displaymath5728

  bzw. in dem man den Rechtsterm von (7.6) weiterentwickelt

(7.7)

displaymath5729

  Gilt für A insbesondere tex2html_wrap_inline5858 mit tex2html_wrap_inline4512 und tex2html_wrap_inline4514 , so ergibt sich aus (7.6), in dem man den dortigen Rechtsterm unter Beachtung von (1.4.2.3) weiterentwickelt

(7.8)

  eqnarray1449

Man beachtet, daß mit der im vorletzten Rechtsterm von (7.8) auftretenden Indikatorfunktion tex2html_wrap_inline5898 die Fallunterscheidung in 1.4.2.3 aufgefangen wird.

Ist dann P insbesondere das Produktmaß tex2html_wrap_inline5842 über tex2html_wrap_inline5790 , so ergibt sich aus 7.6 durch Entwicklung des dortigen Rechtstermes

(7.9)

displaymath5730

  Setzt man schließlich tex2html_wrap_inline5858 , so ist man -- was Sie bitte beweisen wollen -- auf (7.3.1) zurückgeführt.

(7.10)

displaymath5731

 


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Otto Moeschlin
Fri Sep 13 13:13:16 MET DST 1996