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Lindeberg's condition

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901: 2202: 1162: 607: 1420: 1710: 750: 178: 793:
Lindeberg's condition is sufficient, but not in general necessary (i.e. the inverse implication does not hold in general). However, if the sequence of independent random variables in question satisfies
1794: 371: 117: 297: 978: 1803: 52: 1056: 234: 1203: 800: 1233: 636: 1023: 1505: 789: 2283: 2236: 1446: 1537: 1061: 1592: 2263: 1619: 1473: 1327: 1296: 1260: 400: 412: 1626: 1557: 1340: 1719: 659: 126: 36: 906:
then Lindeberg's condition is both sufficient and necessary, i.e. it holds if and only if the result of central limit theorem holds.
2452: 2363: 2330: 302: 2474: 2479: 2403: 78: 755: 239: 2408: 922: 1032: 896:{\displaystyle \max _{k=1,\ldots ,n}{\frac {\sigma _{k}^{2}}{s_{n}^{2}}}\to 0,\quad {\text{ as }}n\to \infty ,} 60: 187: 1167: 64: 1299: 1212: 919:
Feller's theorem can be used as an alternative method to prove that Lindeberg's condition holds. Letting
2299: 1268: 650: 56: 40: 615: 983: 2355: 2197:{\displaystyle \sum _{i}^{n}\mathbb {E} \left\leq \sum _{i}^{n}\mathbb {E} \left=\mathbb {E} \left} 1478: 1206: 765: 759: 2388: 2268: 2209: 1425: 1157:{\displaystyle \lim _{n\rightarrow \infty }\max _{1\leq k\leq n}P(|X_{k}|>\varepsilon s_{n})=0} 2425: 2294: 646: 28: 1510: 2448: 2359: 2326: 2320: 1570: 120: 47:. Unlike the classical CLT, which requires that the random variables in question have finite 2417: 2380: 2347: 602:{\displaystyle \lim _{n\to \infty }{\frac {1}{s_{n}^{2}}}\sum _{k=1}^{n}\mathbb {E} \left=0} 44: 2241: 1597: 1451: 1305: 1274: 1238: 378: 2348: 2381: 1567:
Consider the following informative example which satisfies the Lindeberg condition. Let
1542: 2468: 2429: 59:
only requires that they have finite variance, satisfy Lindeberg's condition, and be
17: 2404:"Eine neue Herleitung des Exponentialgesetzes in der Wahrscheinlichkeitsrechnung" 1415:{\displaystyle \max _{k=1,\ldots ,n}{\frac {\sigma _{k}^{2}}{s_{n}^{2}}}\to 0} 1705:{\displaystyle \max _{i}^{n}{\frac {|a_{i}|}{\|a_{i}\|_{2}}}\rightarrow 0} 48: 1448:, it guarantees that the contribution of any individual random variable 2421: 1302:. This procedure involves proving that Lindeberg's condition fails for 745:{\displaystyle Z_{n}:={\frac {\sum _{k=1}^{n}(X_{k}-\mu _{k})}{s_{n}}}} 184:
random variables defined on that space. Assume the expected values
173:{\displaystyle X_{k}:\Omega \to \mathbb {R} ,\,\,k\in \mathbb {N} } 39:(and under certain conditions also a necessary condition) for the 1594:
be a sequence of zero mean, variance 1 iid random variables and
1714:
Now, define the normalized elements of the linear combination:
93: 1789:{\displaystyle X_{n,i}={\frac {a_{i}\xi _{i}}{\|a\|_{2}}}} 366:{\displaystyle s_{n}^{2}:=\sum _{k=1}^{n}\sigma _{k}^{2}.} 1539:
is arbitrarily small, for sufficiently large values of
2271: 2244: 2212: 1806: 1722: 1629: 1600: 1573: 1545: 1513: 1481: 1454: 1428: 1343: 1308: 1277: 1241: 1215: 1170: 1064: 1035: 986: 925: 803: 768: 662: 618: 415: 381: 305: 242: 190: 129: 112:{\displaystyle (\Omega ,{\mathcal {F}},\mathbb {P} )} 81: 2277: 2257: 2230: 2196: 1788: 1704: 1613: 1586: 1551: 1531: 1499: 1467: 1440: 1414: 1321: 1290: 1254: 1227: 1197: 1156: 1050: 1017: 972: 895: 783: 744: 630: 601: 394: 365: 291: 228: 172: 111: 375:If this sequence of independent random variables 2147: 2006: 1631: 1345: 1082: 1066: 805: 417: 292:{\displaystyle \mathrm {Var} \,=\sigma _{k}^{2}} 63:. It is named after the Finnish mathematician 2238:is finite so by DCT and the condition on the 8: 2135: 2128: 1994: 1987: 1774: 1767: 1684: 1670: 583: 531: 43:(CLT) to hold for a sequence of independent 973:{\displaystyle S_{n}:=\sum _{k=1}^{n}X_{k}} 2270: 2249: 2243: 2222: 2217: 2211: 2176: 2170: 2161: 2155: 2150: 2138: 2125: 2114: 2108: 2099: 2085: 2075: 2057: 2056: 2035: 2029: 2020: 2014: 2009: 1997: 1984: 1973: 1967: 1958: 1944: 1934: 1916: 1915: 1909: 1904: 1878: 1872: 1863: 1851: 1841: 1823: 1822: 1816: 1811: 1805: 1798:which satisfies the Lindeberg condition: 1777: 1759: 1749: 1742: 1727: 1721: 1687: 1677: 1663: 1657: 1648: 1645: 1639: 1634: 1628: 1605: 1599: 1578: 1572: 1544: 1523: 1518: 1512: 1480: 1459: 1453: 1427: 1398: 1393: 1383: 1378: 1372: 1348: 1342: 1313: 1307: 1282: 1276: 1267:This theorem can be used to disprove the 1246: 1240: 1214: 1187: 1177: 1171: 1169: 1139: 1124: 1118: 1109: 1085: 1069: 1063: 1051:{\displaystyle \forall \varepsilon >0} 1034: 1000: 992: 988: 987: 985: 964: 954: 943: 930: 924: 876: 858: 853: 843: 838: 832: 808: 802: 767: 734: 720: 707: 694: 683: 676: 667: 661: 617: 577: 562: 556: 543: 534: 530: 525: 515: 505: 492: 476: 475: 469: 458: 446: 441: 432: 420: 414: 386: 380: 354: 349: 339: 328: 315: 310: 304: 283: 278: 262: 254: 243: 241: 220: 204: 196: 192: 191: 189: 166: 165: 158: 157: 150: 149: 134: 128: 102: 101: 92: 91: 80: 1337:Because the Lindeberg condition implies 2311: 229:{\displaystyle \mathbb {E} \,=\mu _{k}} 53:independent and identically distributed 2443:Athreya, K. B.; Lahiri, S. N. (2006). 2265:we have that this goes to 0 for every 1198:{\displaystyle {\frac {S_{n}}{s_{n}}}} 2445:Measure Theory and Probability Theory 7: 2325:(2nd ed.). Wiley. p. 369. 1262:satisfies the Lindeberg's condition. 1228:{\displaystyle n\rightarrow \infty } 1621:a non-random sequence satisfying: 1435: 1222: 1076: 1036: 887: 775: 427: 250: 247: 244: 143: 85: 25: 653:holds, i.e. the random variables 631:{\displaystyle \varepsilon >0} 1018:{\displaystyle \mathbb {E} \,=0} 526: 1205:converges weakly to a standard 875: 760:standard normal random variable 299:exist and are finite. Also let 2350:Probability and measure theory 2177: 2162: 2115: 2100: 2036: 2021: 1974: 1959: 1889: 1879: 1864: 1860: 1696: 1664: 1649: 1432: 1406: 1219: 1145: 1125: 1110: 1106: 1073: 1006: 993: 884: 866: 772: 726: 700: 563: 535: 512: 485: 424: 268: 255: 210: 197: 146: 106: 82: 1: 1500:{\displaystyle 1\leq k\leq n} 784:{\displaystyle n\to \infty .} 2278:{\displaystyle \varepsilon } 2231:{\displaystyle \xi _{i}^{2}} 1441:{\displaystyle n\to \infty } 2496: 2447:. Springer. p. 348. 2409:Mathematische Zeitschrift 2402:Lindeberg, J. W. (1922). 1532:{\displaystyle s_{n}^{2}} 2354:(2nd ed.). p.  2319:Billingsley, P. (1986). 1587:{\displaystyle \xi _{i}} 756:converge in distribution 2379:Resnick, S. I. (1999). 2322:Probability and Measure 914: 65:Jarl Waldemar Lindeberg 2475:Theorems in statistics 2279: 2259: 2232: 2198: 2160: 2019: 1914: 1821: 1790: 1706: 1644: 1615: 1588: 1553: 1533: 1501: 1469: 1442: 1416: 1323: 1300:proof by contradiction 1292: 1256: 1229: 1199: 1158: 1052: 1025:, the theorem states 1019: 974: 959: 897: 785: 746: 699: 632: 603: 474: 396: 367: 344: 293: 230: 174: 113: 2480:Central limit theorem 2300:Central limit theorem 2280: 2260: 2258:{\displaystyle a_{i}} 2233: 2199: 2146: 2005: 1900: 1807: 1791: 1707: 1630: 1616: 1614:{\displaystyle a_{i}} 1589: 1554: 1534: 1502: 1470: 1468:{\displaystyle X_{k}} 1443: 1417: 1324: 1322:{\displaystyle X_{k}} 1293: 1291:{\displaystyle X_{k}} 1269:central limit theorem 1257: 1255:{\displaystyle X_{k}} 1230: 1200: 1159: 1053: 1020: 975: 939: 898: 786: 747: 679: 651:central limit theorem 633: 604: 454: 404:Lindeberg's condition 397: 395:{\displaystyle X_{k}} 368: 324: 294: 231: 175: 114: 41:central limit theorem 33:Lindeberg's condition 2269: 2242: 2210: 1804: 1720: 1627: 1598: 1571: 1543: 1511: 1479: 1452: 1426: 1341: 1306: 1275: 1239: 1213: 1168: 1062: 1033: 984: 923: 801: 766: 660: 616: 413: 379: 303: 240: 188: 127: 79: 37:sufficient condition 2346:Ash, R. B. (2000). 2227: 1528: 1403: 1388: 1207:normal distribution 980:and for simplicity 863: 848: 451: 359: 320: 288: 18:Lindeberg condition 2422:10.1007/BF01494395 2383:A probability Path 2295:Lyapunov condition 2275: 2255: 2228: 2213: 2194: 1786: 1702: 1611: 1584: 1549: 1529: 1514: 1507:) to the variance 1497: 1465: 1438: 1412: 1389: 1374: 1371: 1319: 1288: 1252: 1225: 1195: 1154: 1102: 1080: 1048: 1015: 970: 893: 849: 834: 831: 781: 742: 647:indicator function 628: 599: 437: 431: 392: 363: 345: 306: 289: 274: 226: 170: 109: 29:probability theory 2182: 2041: 1784: 1694: 1552:{\displaystyle n} 1404: 1344: 1193: 1081: 1065: 879: 864: 804: 740: 452: 416: 121:probability space 16:(Redirected from 2487: 2459: 2458: 2440: 2434: 2433: 2399: 2393: 2392: 2386: 2376: 2370: 2369: 2353: 2343: 2337: 2336: 2316: 2284: 2282: 2281: 2276: 2264: 2262: 2261: 2256: 2254: 2253: 2237: 2235: 2234: 2229: 2226: 2221: 2203: 2201: 2200: 2195: 2193: 2189: 2188: 2184: 2183: 2181: 2180: 2175: 2174: 2165: 2159: 2154: 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1182: 1181: 1172: 1163: 1161: 1160: 1155: 1144: 1143: 1128: 1123: 1122: 1113: 1101: 1079: 1057: 1055: 1054: 1049: 1024: 1022: 1021: 1016: 1005: 1004: 991: 979: 977: 976: 971: 969: 968: 958: 953: 935: 934: 915:Feller's theorem 902: 900: 899: 894: 880: 877: 865: 862: 857: 847: 842: 833: 830: 790: 788: 787: 782: 751: 749: 748: 743: 741: 739: 738: 729: 725: 724: 712: 711: 698: 693: 677: 672: 671: 637: 635: 634: 629: 608: 606: 605: 600: 592: 588: 587: 586: 582: 581: 566: 561: 560: 548: 547: 538: 529: 520: 519: 510: 509: 497: 496: 479: 473: 468: 453: 450: 445: 433: 430: 401: 399: 398: 393: 391: 390: 372: 370: 369: 364: 358: 353: 343: 338: 319: 314: 298: 296: 295: 290: 287: 282: 267: 266: 253: 235: 233: 232: 227: 225: 224: 209: 208: 195: 179: 177: 176: 171: 169: 153: 139: 138: 118: 116: 115: 110: 105: 97: 96: 45:random variables 21: 2495: 2494: 2490: 2489: 2488: 2486: 2485: 2484: 2465: 2464: 2463: 2462: 2455: 2442: 2441: 2437: 2401: 2400: 2396: 2378: 2377: 2373: 2366: 2345: 2344: 2340: 2333: 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Index

Lindeberg condition
probability theory
sufficient condition
central limit theorem
random variables
variance
independent and identically distributed
Lindeberg's CLT
independent
Jarl Waldemar Lindeberg
probability space
indicator function
central limit theorem
converge in distribution
standard normal random variable
normal distribution
central limit theorem
proof by contradiction
Lyapunov condition
Central limit theorem
Probability and Measure
ISBN
0-471-80478-9
Probability and measure theory
307
ISBN
0-12-065202-1
A probability Path
314
"Eine neue Herleitung des Exponentialgesetzes in der Wahrscheinlichkeitsrechnung"

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