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離散確率と PMF

離散確率では,可測性が問題にならないことが多いです. Mathlib では [DiscreteMeasurableSpace Ω] が「すべての集合が可測である」ことを表します. その場合,任意の関数 X : Ω → E は可測関数になります.

確率質量関数は PMF Ω で表されます. p : PMF Ω から測度 p.toMeasure : Measure Ω を作ることができ,これは確率測度です. 有限集合上の一様分布や Bernoulli 分布も PMF として用意されています.

section DiscreteProbability

variable {Ω E : Type*}
variable [MeasurableSpace Ω] [DiscreteMeasurableSpace Ω]
variable [MeasurableSpace E]

#check DiscreteMeasurableSpace
#check MeasurableSet.of_discrete
#check Measurable.of_discrete
#check PMF
#check PMF.toMeasure
#check PMF.uniformOfFintype
#check PMF.bernoulli

example (s : Set Ω) : MeasurableSet s := by
  exact MeasurableSet.of_discrete

example (X : Ω  E) : Measurable X := by
  exact Measurable.of_discrete

example (p : PMF Ω) : IsProbabilityMeasure p.toMeasure := by
  infer_instance

example (p : PMF Ω) : p.toMeasure univ = 1 := by
  simp

end DiscreteProbability

演習問題

  1. 離散可測空間では任意の集合が可測であることを確認してください.

    example {Ω : Type*} [MeasurableSpace Ω] [DiscreteMeasurableSpace Ω]
        (s : Set Ω) : MeasurableSet s := by
      sorry
    
  2. PMF から作った測度が確率測度であることを確認してください.

    example {Ω : Type*} [MeasurableSpace Ω] (p : PMF Ω) :
        IsProbabilityMeasure p.toMeasure := by
      sorry