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极限:

期望极限计算

专题
General / 综合
难度
L4

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量化面试题:极限:lim⁡n→∞E[X1X2⋯Xn]\lim_{n\to\infty}\mathbb{E}[X_1X_2\cdots X_n]。

英文原题

Let X1∼U(0,1),X2∼U(X1,1),X3∼U(X2,1),…,Xn∼U(Xn−1,1)X_{1} \sim U(0,1), X_{2} \sim U(X_{1},1), X_{3} \sim U(X_{2},1), \ldots , X_{n} \sim U(X_{n - 1},1) . Evaluate

lim⁡n→∞E[X1X2…Xn]\lim_{n \to \infty} \mathbb{E}\left[X_{1} X_{2} \dots X_{n}\right]
解析

记 Yk=∏i=1kZiY_k=\prod_{i=1}^k Z_i(Zi∼U(0,1)Z_i\sim U(0,1) 独立),则 Xk=1−YkX_k=1-Y_k,要求 lim⁡E[∏k=1n(1−Yk)]\lim\mathbb{E}[\prod_{k=1}^n(1-Y_k)]。

设 f(t)=lim⁡n→∞E[∏k=1n(1−tYk)]f(t)=\lim_{n\to\infty}\mathbb{E}[\prod_{k=1}^n(1-tY_k)],可得到积分方程

f(t)=1t∫0t(1−x)f(x)dx.f(t)=\frac{1}{t}\int_0^t (1-x)f(x)dx.

解得 f(t)=e−tf(t)=e^{-t}(由 f(0)=1f(0)=1)。因此

lim⁡n→∞E[X1⋯Xn]=f(1)=e−1.\boxed{\lim_{n\to\infty}\mathbb{E}[X_1\cdots X_n]=f(1)=e^{-1}}.

英文解析

f(t)=1t∫0t(1−x)f(x)dx.f(t)=\frac{1}{t}\int_0^t (1-x)f(x)dx. lim⁡n→∞E[X1⋯Xn]=f(1)=e−1.\boxed{\lim_{n\to\infty}\mathbb{E}[X_1\cdots X_n]=f(1)=e^{-1}}.